Протектор шины колеса или эластичной гусеницы Советский патент 1992 года по МПК B60C11/08 

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим сцепление шин ведущих колес или эластичных гусениц сельскохозяйственных тракторов, дорожных и строительных машин, тягачей и большегрузных автомобилей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является прожектор шины колеса или эластичной гусеницы с рисунком, образуемым основными грунтозацепами, которые играют в зацеплении колеса или гусеницы с несущим основанием главную роль, и вспомогательными грунтозацепами, расположенными в экваториальной области шины или гусеничной ленты и служащими в основном для плавности хода шины или гусеницы на дорогах с твердым покрытием. Грунтозацепы шины или гусеницы имеют две упорные поверхности.

Недостатком принятого за прототип протектора является то, что при заданной высоте грунтозацепа и выбранной его форме, а также при заданном диаметре шины колеса или направляющего колеса гусеницы расстояние между грунтозацепами не позволяет работать протектору шины колеса или эластичной гусеницы одинаково эффективно во всех почвенных, грунтовых условиях, т.е. полностью использовать при работе сопротивление (прочность) любых почв и грунтов при любых их состояниях (влажности, плотности).

Цель изобретения - эффективная работа протектора шины колеса или эластичной гусеницы во всех почвенных, грунтовых условиях, а также улучшение заглубления протектора при работе на твердых почвах и грунтах.

Достижение поставленной цели осуще- ствляется за счет того, что основные грунто- зацепы шины колеса или эластичнеой гусеницы мобильного средства расположены на расстоянии S, измеряемом между смежными упорными поверхностями рядом стоящих грунтозацепов в нормальной к грунтозацепу плоскости по поверхности покрышки шины или ленты гусеницы и определяемом соотношением S h/0,4, где h - высота упорной поверхности грунтозацепа.

При этом расстояние S больше h/0,4 на величину, равную половине высоты упорной поверхности грунтозацепа.

Кроме того, боковые кромки вспомогательных грунтозацепов и частей основных грунтозацепов, заходящих за экваториальную плоскость шины или гусеницы, ограничены плоскостями, нормальными к основным грунтозацепам и к вспомогательным грунтозацепам.

При этом вспомогательные грунтозаце- пы в сечении, параллельном экваториальной плоскости шины или гусеницы, выполнены четырехугольной формы с разными по высоте и одинаково ориентированными упорными поверхностями, а также треугольной формы с сопряженными между собой упорными поверхностями.

При этом вспомогательные грунтозаце0 пы выполнены в плане стреловидной и закругленной формы.

Упорная поверхность грунтозацепа создает боковое давление на почву, грунт, которое приводит к их деформации и

5 разрушению в результате сдвига по поверхности, наклонной к горизонту, под углом

уг уг

2 - п Сопротивление почв и грунтов сдвигу связано исключительно с наличием сил внутреннего трения и сцепления. Глини0 стые почвы и грунты обладают значительным сцеплением и малым внутренним трением. Наоборот, песчаные почвы и грунты обладают малым сцеплением и большим внутренним трением. Практически угол

5 внутреннего трения почв и грунтов изменяется от 0 до 45°. Значит, на песчаных почвах угол наклона к горизонту поверхности сдвига скалываемой почвенной и грунтовой призмы будет минимальный (в предельном

0 случае 22,5, а ее длина L в горизонтальном направлении при полном погружении грунтозацепа будет максимальной (в предельном случае с учетом искривления нижнего участка поверхности сдвига приблизитель5 но равной h/0,4).

Однако для достижения поставленной цели расстояние S между грунтозацепами, равное или приблизительно равное h/0,4, недостаточно, так как при работе колес или

0 гусениц каждый предыдущий грунтозацеп при погружении в основание сминает участок основания, ширина которого превышает толщину грунтозацепа, что уменьшает длину сдвигаемой грунтозацепом неразру5 шенной почвенной и грунтовой призмы, в результате чего она перестает создавать полноценное сопротивление, формируемое перёд грунтозацепом, а следовательно снижает эффективность работы протектора при

0 переходе с глинистых на более песчаные почвы и грунты.

Определить ширину сминаемого при погружении грунтозацепа в почву и грунт участка основания, который уменьшает раз5 меры призмы сопротивления, строго аналитически сложно из-за ее зависимости от радиуса шины и направляющего колеса гусеницы, высоты и толщины грунтозацепа, его форма и физико-механических свойств

несущего основания. В связи с этим можно ограничиться тем, чтобы принять условие S h/0.4, уточняя S для каждого конкретного случая с помощью графических и других прикладных методов. Однако во всяком случае, чем больше S по сравнению с h/0,4, тем надежнее реализуется поставленная цель. В первом приближении расстояние S может быть принято равным h/0,4 + 0.5h.

Увеличенное расстояние S между основными грунтозацепами может приводить к нарушению плавности хода шины колеса или гусеницы, главным образом шины колеса, при движении на дорогах с твердым покрытием. В связи с этим протектор может включать, наряду с основными, расположенные в экваториальной области шины или гусеницы вспрмогательные грунтозаце- пы, исполнение которых различное: они могут быть продолжением основных грунтоззцепов за экваториальную плоскость и могут быть самостоятельными, распо- ложенными между основными грунтозацепами как в поперечном, так и в продольном направлениях рисунка протектора. Коэффициент насыщенности протектора грунтозацепами в экваториальной области может в значительной степени превышать данный коэффициент вне экваториальной области шины или гусеницы. В этом случае при работе шин или гусениц вспомогательные грунтозацепы могут, перекрывая собой, уменьшить заданное расстояние S между основными грунтозацепами. Кроме того, в этом случае при работе шин или гусениц на твердых почвах и грунтах, расположенные в экваториальной области шины или гусеницы грунтозацепы затрудняют заглубление основных грунтозацепов, которые находятся вне экваториальной области и вступление в работу их упорных поверхностей.

Для устранения отмеченных недостатков боковые кромки вспомогательных грунтозацепов шины колеса или эластичной гусеницы ограничены плоскостями, нормальными к основным грунтозацепам и к вспомогательным грунтозацепам:

Кроме того, грунтозацепы, находящиеся в экваториальной области шины или гусеницы в сечении, параллельном экваториальной плоскости шины или гусеницы, выполнены четырех- и трехугольной формы так, что в первом случае они имеют наклонную опорную поверхность, а во-вто- ром опорная поверхность вырождается в Линию, что облегчает их погружение в твердые почвы и грунты и способствует погруже- нию основных грунтозацепов, расположенных вне экваториальной области шины или гусеницы.

Вспомогательные грунтозацепы шины колеса или эластичной гусеницы имеют в плане стреловидную и закругленную форму, что обеспечивает их самоочищение от почвы 5 и грунта, а следовательно, улучшает их заглубление.

На фиг. 1 изображена схема разрушения несущего основания упорной поверхностью полностью погруженного грунтозацепа в

0 плоскости нормальной к упорной поверхности грунтозацепа: а - плоскость разрушения для песчаных почв и грунтов, b - плоскость разрушения для глинистых почв и грунтов, Li и - длина скола почвенной, грунтовой

5 призмы соответственно для песчаных и глинистых почв и грунтов, h - высота грунтозацепа. На фиг.2 и 3 показано последовательное погружение в основание двух рядом стоящих грунтозацепов при рас0 стоянии S между смежными упорными поверхностями в нормальной к грунтозацепу плоскости меньшем, чем h/0,4 и равным h/0,4+0,5h (фиг.З). На фиг.4-19 и 21 представлены развертки науплоскости рисунков

5 протекторов шин колеса или эластичной гусеницы. Расстояние S между смежными упорными поверхностями 1 и 2 рядом стоящих основных грунтозацепов 3 в нормальной к грунтозацепу плоскости зависит от

0 высоты h грунтозацепов. Рисунки протекторов на указанных фигурах образованы основными 3 и вспомогательными 4 грунтозацепами. На фиг.4,1 0,13 и 16 вспомогательные грунтозацепы 4 являются как

5 продолжением основных грунтозацепов 3 за экваториальную плоскость 6 шины или гусеницы, так и самостоятельными, расположенными между основными грунтозацепами 3 в продольном направлении рисунка

0 протектора. На фиг.5, 11, 14 и 15 вспомогательные грунтозацепы 4 являются самостоятельными и расположены между основными грунтозацепами 3 в продольном направлении рисунка протектора. На фиг.б

5 и 19 вспомогательные грунтозацепы 4 являются самостоятельными и расположены между основными грунтозацепами 3 в поперечном направлении рисунка протектора. На фиг.7 и 21 вспомогательные грунтозаце0 пы 4 являются самостоятельными и расположены между основными грунтозацепами 3 как в продольном, так и в поперечном направлениях рисунка протектора. На фиг.8,9 и 12 вспомогательные грунтозацепы

5 4 являются продолжением основных грунтозацепов 3 за экваториальную плоскость б шины или гусеницы. На фиг.17 и 18 вспомогательные грунтозацепы 4 являются само- стоятельными и расположены в продольном направлении рисунка протектора. На фмг.815 боковые кромки 5 и 8 вспомогательных грунтозацепов 4 ограничены нормальными плоскостями 7, проведенными к основным грунтозацепам 3, а на фиг. 16-18 нормальные плоскости 7, ограничивающие вспомогательные грунтозацепы 4, проведены к вспомогательным грунтозацепам 4. На фиг.7, 8, 10-12 и 18 нормальные плоскости 7 проведены к основным 3 и вспомогательным 4 грунтозацепам через точки пересечений их передних упорных поверхностей с экваториальной плоскостью 6. На фиг.4, 5, 9, 13-17 и 21 нормальные ограничивающие плоскости 7 проведены на равном удалении от экваториальной плоскости 6. На фиг. 19 вспомогательные грунтозацепы 4 выполнены в экваториальной сечении шины или гусеницы четырехугольной формы с разными по высоте упорными поверхностями 9 и 10 (фиг.20), а на фиг.21 вспомогательные грунтозацепы 4 выполнены в эваториальном сечении шины или гусеницы треугольной формы с сопряженными между собой передней 9 и задней 10 упорными поверхностями. Стреловидные и закругленные формы в плане самостоятельных вспомогательных грунтозацепов представлены соответственно на фиг.4,&,7,10,11, 15-19, 21 и 5, 13, 14.

Устройство работает следующим образом.

Когда тяговая нагрузка и сопротивление перемещению, действующие на мобильное средство, превышают силу трения между протектором шины колеса или гусеницы и несущим основанием, имеет место продольное смещение протектора относительно основания (его буксование). В результате этого начинает происходит заглубление в почву, грунт вспомогательных грунтозацепов 4, расположенных в центральной (экваториальной) части шины колеса или эластичной гусеницы. Стреловидная и закругленная формы в плане вспомогательных грунтозацепов 4, а также их четырех- и треугольная форма в плоскости, параллельной экваториальной плоскости 6 шины колеса или гусеницы, когда опорные поверхности вспомогательных грунтозацепов 4 являются соответственно наклонными (передние упорные поверхности 9 больше по высоте задних упорных поверхностей 10) и вырожденными в линию, способствуют заглублению вспомогательных грунтозацепов 4, что, в свою, очередь, Способствует заглублению основных грунтозацеповЗ, расположенных вне экваториальной части шины или гусеницы, работа которых начинает создавать полноценное зацепление протектора шины колеса или гусеницы с несущим основанием. По мере заглубления основных

грунтозацепов 3 увеличивается длина L почвенной, грунтовой призмы разрушения, т.е. растет сопротивление почвы и грунта. Максимальная длина L призмы разрушения

и, таким образом, максимальное сопротивление почвы и грунта будет достигнуто при полном погружении основных грунтозацепов 3.

В связи с тем, что расстояние S между

0 смежными упорными поверхностями 1 и 2 рядом стоящих основных грунтозацепов 3 в нормальной к грунтозацепу 3 плоскости по поверхности покрышки шины или гусеницы выбрано с учетом максимальной длины L

5 почвенной, грунтовой призмы разрушения (S h/0,4), а боковые кромки 5 и 8 вспомогательных грунтозацепов 4 ограничены плоскостями 7, нормальными к основным 3 и вспомогательным 4 грунтозацепам. Несу0 щее основание оказывает грунтозацепу 3 полноценное сопротивление как на глинистых, так и на песчаных почвах и грунтах, а упорные поверхности 1 основных грунтозацепов 3 используются наиболее полно.

5 При полном заглублении основных грунтозацепов 3 начинает работать (за счет внешнего трения) покрышка шины колеса или лента гусеницы. При этом сцепные качества протектора полностью исчерпываются

0 и дальнейшее увеличение тяговой нагрузки приводит к интенсивному буксованию колеса или гусеницы. Так как сила трения как внешнего (между покрышкой колеса, лентой гусеницы и почвой, грунтом) так и внутрен5 него (между призмой разрушения почвы, грунта и их монолитом) зависят от сжимающих (нормальных) сил, то сопротивление сдвигу песчаных почв и грунтов чувствительно к увеличению сил сжатия, т.е. к дав0 лению колес или гусениц на несущее основание. Следовательно, при определенных давлениях на несущее основание тяговые показатели протектора будут на песчаных почвах, грунтах выше, чем на гли5 н истых.

Формула изобретения 1. Протектор шины колеса или эластичной гусеницы мобильного средства, выполненный с рисунком, образуемым

0 основными и расположенными в экваториальной области шины и гусеницы вспомогательными грунтозацепами, каждый из которых имеет две упорные поверхности, отличающийся тем, что, с целью

5 эффективной работы во всех почвенных, грунтовых условиях, основные грунтозацепы расположены на расстоянии S, измеряемом между смежными упорными поверхностями рядом стоящих грунтозацепов в нормальной к грунтозацепу плоскости

по поверхности покрышки шины или ленты гусеницы и определяемом соотношением S h/0,4, где h - высота упорной поверхности грунтозацепа.

2.Протектор по п.1,отличающий- с я тем, что расстояние S больше h/0,4 на величину, равную половине высоты упорной поверхности грунтозацепа.

3.Протектор по п. 1, о тл ича ющи и с я тем, что боковые кромки вспомогатель- ных грунтозацепов и частей основных грун- тозацепов, заходящих за экваториальную плоскость шины или гусеницы, ограничены плоскостями, нормальными к основным грунтозацепам и к вспомогательным.

4.Протектор по п.1,отличающий - с я тем, что, с целью улучшения заглубления протектора при работе на твердых почвах и грунтах, грунтозацепы, находящиеся

в экваториальной области шины, в сечении,

параллельном экваториальной плоскости шины, выполнены четырехугольной формы с разными по высоте и одинаково ориентированными упорными поверхностями.

5.Протектор поп,1,отличающий- с я тем, что, с целью улучшения заглубления протектора при работе на твердых почвах и грунтах, грунтозацепы. находящиеся в экваториальной области шины, в сечении, параллельном экваториальной плоскости шины, выполнены треугольной формы с сопряженными между собой упорными поверхностями.

6.Протектор по п.1, от л ичающий- с я тем, что вспомогательные грунтозацепы выполнены в плане стреловидной формы.

7.Протектор по п.1,отличающий- с я тем, что вспомогательные грунтозацепы выполнены в плане закругленной формы.

Изобретение относится к шинам ведущих колес и эластичным гусеницам сельскохозяйственных тракторов, дорожных и строительных машин, тягачей и большегрузных автомобилей. Цель изобретения - одинаково эффективная работа протектора шины колеса и эластичной гусеницы во всех почвенных, грунтовых условиях. Грунтоза- цепы имеют упорные поверхности 1 и 2. Рисунок протектора состоит из основных 3 и вспомогательных 4 грунтозацепов. Боковые кромки грунтозацепов 3 могут заходить за экваториальную плоскость 6 шины и гусеницы и ограничены нормальными плоскостями 7, которые также ограничивают и боковые кромки 8 грунтозацепов 4. Грунтоза- цепы 4 имеют опорные поверхности 9. Расстояние, измеряемое между смежными поверхностями 1 и 2 рядом стоящих грунтозацепов в нормальной к грунтозацепу плоскости 7 по поверхности покрышки шины и ленты гусеницы, определяется соотношением S h/0,4, где h - высота упорной поверхности грунтозацепа. 6 з.п. ф-лы, 22 ил. сл с 5I о ю 00 Сл в Фиг.

Фиг.{

/ 7 у $у;/ //У Щ

I 45V г™

///

а

1750983

8

Фиг. А

s

ФигЮ

Фш/f

Фиг К

Ю

Фиг 1

о

..yu-4V-&

и U U

0

со

/

1:

Фиг. 2/