1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6847
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
B 62D 55/00
B 62D 11/00
(54) ПОЛУГУСЕНИЧНЫЙ ХОД
(21) Номер заявки: u 20100435
(22) 2010.05.07
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Авторы: Бобровник Александр Ивано-
вич; Котлобай Анатолий Яковлевич;
Котлобай Андрей Анатольевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образо-
вания "Белорусский государственный
аграрный технический университет"
(BY)
(57)
1. Полугусеничный ход, содержащий ведущее неуправляемое колесо тяговой машины
и дополнительное, установленное на рычаге, связанном шарнирно с кожухом полуоси веду-
щего колеса, и гусеницу, охватывающую ведущее неуправляемое и дополнительное коле-
са, отличающийся тем, что дополнительное колесо выполнено в виде мотор-колеса с
аксиально-поршневым гидромотором, содержащим блок цилиндров со ступицей крепле-
ния диска дополнительного колеса, установленный с возможностью вращения на непо-
движном валу, закрепленном на рычаге подвески дополнительного колеса; две группы
поршней, образующих в блоке цилиндров рабочие полости, связанные с подводящим и
отводящим каналами аксиально-поршневого гидромотора, и взаимодействующих посред-
ством шариков с двумя наклонными шайбами аксиально-поршневого гидромотора.
2. Полугусеничный ход по п. 1, отличающийся тем, что одна из наклонных шайб ак-
сиально-поршневого гидромотора установлена на валу с возможностью поворота относи-
тельно оси аксиально-поршневого гидромотора на угол 0-180° в одной плоскости и
связана с зубчатым колесом червячного зацепления, взаимодействующим с червяком,
установленным в подшипниковом узле корпуса аксиально-поршневого гидромотора, и
приводимым во вращение от вала автономного двигателя.
Фиг. 1
BY6847U2010.12.30
2. BY 6847 U 2010.12.30
2
(56)
1. Попов Д.А., Попов Е.Г., Волошин Ю.Л., Кутин Л.Н., Субботин В.Н. Системы
подрессоривания современных тракторов (Конструкция, теория и расчет). - М.: Машино-
строение, 1974. - 176 с. Рис. 24. - С. 32.
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, преимущественно к
ходовым частям колесных тяговых машин высокой проходимости.
Известен полугусеничный ход, содержащий ведущее неуправляемое колесо тяговой
машины, и дополнительное, установленное на рычаге, связанном шарнирно с кожухом полу-
оси ведущего колеса, и гусеницу, охватывающую ведущее и дополнительное колеса [1].
Известный полугусеничный ход обеспечивает повышение тяговых качеств и проходимо-
сти колесной тяговой машины при выполнении технологических операций на заболоченных
и влажных почвах. Полугусеничный ход легко монтируется и демонтируется в эксплуата-
ционных условиях. Применение полугусеничного хода позволяет расширить область приме-
нения колесных тяговых машин в различных природно-климатических условиях.
Недостатком известного полугусеничного хода являются низкая надежность работы.
Это объясняется тем, что при выполнении технологических операций с высокими тяговы-
ми нагрузками вся тяговая нагрузка гусеничного движителя, реализуемая опорной ветвью
гусеничной цепи - от дополнительного колеса до ведущего неуправляемого колеса тяго-
вой машины, - воспринимается двумя эластичными гусеничными лентами с максималь-
ным значением нагрузки в зоне контакта гусеничной ленты с ведущим неуправляемым
колесом, гусеничные ленты вытягиваются и разрушаются, нарушая надежную работу по-
лугусеничного хода.
Задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение надежности полугусенич-
ного хода.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в полугусеничном ходе, содержа-
щем ведущее неуправляемое колесо тяговой машины и дополнительное, установленное на
рычаге, связанном шарнирно с кожухом полуоси ведущего колеса, и гусеницу, охватыва-
ющую ведущее неуправляемое и дополнительное колеса, дополнительное колесо выпол-
нено в виде мотор-колеса с аксиально-поршневым гидромотором, содержащим блок
цилиндров со ступицей крепления диска дополнительного колеса, установленный с воз-
можностью вращения на неподвижном валу, закрепленном на рычаге подвески дополни-
тельного колеса; две группы поршней, образующих в блоке цилиндров рабочие полости,
связанные с подводящим и отводящим каналами аксиально-поршневого гидромотора, и
взаимодействующих посредством шариков с двумя наклонными шайбами аксиально-
поршневого гидромотора, при этом одна из наклонных шайб аксиально-поршневого гид-
ромотора установлена на валу с возможностью поворота относительно оси аксиально-
поршневого гидромотора на угол 0-180° в одной плоскости и связана с зубчатым колесом
червячного зацепления, взаимодействующим с червяком, установленным в подшипнико-
вом узле корпуса аксиально-поршневого гидромотора, и приводимым во вращение от вала
автономного двигателя.
Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обес-
печивают передачу тягового усилия с остова тяговой машины на движитель каждого бор-
та ведущим неуправляемым колесом тяговой машины и дополнительным колесом, что
позволит рассредоточить усилие, передаваемое на каждую гусеничную ленту, и пропор-
ционально уменьшить нагрузку гусеничной ленты, ее износ и увеличить надежность по-
лугусеничного хода.
На фиг. 1 представлен полугусеничный ход с ведущим неуправляемым колесом тяго-
вой машины и дополнительным колесом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - раз-
рез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3.
3. BY 6847 U 2010.12.30
3
Полугусеничный ход содержит ведущее неуправляемое колесо 1 (заднее) тяговой ма-
шины, дополнительное колесо 2 полугусеничного хода, охватываемые гусеницей, состоя-
щей из гусеничных лент 3 и поперечин 4.
Дополнительное колесо 2 выполнено в виде мотор-колеса с аксиально-поршневым
гидромотором, включает пневматическую шину 5 с диском, закрепленным на ступице 6
блока цилиндров 7 аксиально-поршневого гидромотора.
Две группы поршней 8, 9 образуют в блоке цилиндров 7 рабочие полости 10. Поршни 8, 9
взаимодействуют посредством шариков 11 с наклонными шайбами 12, 13 аксиально-
поршневого гидромотора и прижимаются к ним пружинами 14. Шайба 12 установлена на
неподвижном валу 15, и положение ее фиксировано посредством шлицевого соединения 16.
Шайба 13 установлена на валу 15 на подшипнике скольжения с возможностью поворота
относительно оси аксиально-поршневого гидромотора на угол 0-180° в одной плоскости.
Поворот шайбы 13 обеспечивается червячным колесом 17, связанным с шайбой 13 шли-
цевым соединением 18. Червяк 19 установлен в подшипниках 20 ступицы 21 мотор-
колеса. Вал 15 закреплен в отверстии ступицы 21 мотор-колеса. Привод червяка 19 осу-
ществляется автономным двигателем 22.
Блок цилиндров 7 установлен в подшипниках 23 на посадочных поверхностях шайб 12,
13 с возможностью поворота относительно оси аксиально-поршневого гидромотора.
Рабочие полости 10 связаны посредством радиальных каналов 24 с полостями полу-
кольцевых канавок 25, 26, выполненных на поверхности неподвижного вала 15. Каналы 24
образованы сверлением блока цилиндров 7 от наружной поверхности и закрыты техноло-
гическими заглушками. Полость полукольцевой канавки 25 связана каналом 27 в валу 15
с полостью кольцевой канавки 28, выполненной на наружной поверхности цапфы 29, и
каналом 30 с продольным каналом 31 цапфы 29, и каналом 32 аксиально-поршневого гид-
ромотора. Полость полукольцевой канавки 26 связана каналом 33 в валу 15 с полостью
кольцевой канавки 34 и канала 35 аксиально-поршневого гидромотора.
Положение шайбы 12 ориентировано относительно положения полукольцевых кана-
вок 25, 26 таким образом, что плоскость наклона шайбы 12 совпадает с продольной плос-
костью полукольцевых канавок 25, 26.
Система дренажа включает трубку 36, связанную с дренажным каналом 37.
Ступица 21 мотор-колеса установлена на фланце рычага 38, шарнирно связанного че-
рез рычаг 39 с кожухом 40 полуоси правого и левого бортов заднего моста. Рычаг 38 при-
жимает колесо 2 к опорной поверхности грунта при помощи пружины 41. Конструкция
подвески обеспечивает возможность регулировки предварительного сжатия пружины 41,
и распределения массы машины на ведущее неуправляемое колесо 1 тяговой машины и
дополнительное 2 колесо каждого борта.
Также полугусеничный ход обеспечен датчиками частоты вращения ведущих не-
управляемых колес 1 тяговой машины и блоком управления (не показаны).
Полугусеничный ход работает следующим образом.
При движении тяговой машины по грунтовой поверхности с низкой несущей способ-
ностью в тяговом режиме автоматически включается насос гидросистемы (не показан),
обеспечивающий питание аксиально-поршневых гидромоторов привода дополнительных
колес 2. Рабочая жидкость насоса (не показан) поступает через подводящий канал 32,
продольный канал 31 цапфы 29, канал 30 в полость кольцевой канавки 28 и оттуда через
канал 27 в полость полукольцевой канавки 25, и через каналы 24 в рабочие полости 10 ак-
сиально-поршневых гидромоторов привода дополнительных колес 2 бортов. Под действи-
ем рабочей жидкости поршни 8, 9 расходятся, шарики 11 перекатываются по беговым
дорожкам наклонных шайб 12, 13, и, поскольку положение шайб 12, 13 фиксировано по-
средством шлицевых соединений 16, 18, усилия P sinβ (усилие P равно произведению дав-
ления в гидросистеме и диаметра поршня 8, 9; β - угол наклона шайбы, β ≈ 20°) в контакте
шарика 11 каждого поршня 8, 9 с шайбой 12, 13 поворачивают блок цилиндров 7 относи-
4. BY 6847 U 2010.12.30
4
тельно оси, приводя в движение ступицу 6, и закрепленную на ней пневматическую шину 5,
активизируя дополнительное колесо 2 полугусеничного хода каждого борта. Из рабочих
полостей 10 жидкость через каналы 24 поступает в полость полукольцевой канавки 26 и
через канал 33, кольцевую канавку 34 и канал 35 аксиально-поршневого гидромотора
привода дополнительного колеса 2 в бак гидросистемы (не показан).
Тяговое усилие передается на остов машины через ведущие неуправляемые колеса 1
тяговой машины и дополнительные 2 колеса. Рассредоточенная передача движущей силы
на гусеницы обеспечивает разгрузку гусеничных лент 3, снижает деформацию и препят-
ствует их разрушению.
При этом по сигналам датчиков частоты вращения ведущих неуправляемых колес 1
тяговой машины обоих бортов производится регулировка удельных объемов аксиально-
поршневых гидромоторов привода дополнительных колес 2 бортов.
Регулировка удельных объемов аксиально-поршневых гидромоторов производится
следующим образом. Существует два крайних положения величин удельных объемов.
Первое положение - максимальный удельный объем аксиально-поршневого гидромотора
обеспечивается при установке шайб 12, 13 с наклоном в разные стороны от центральной
поперечной плоскости блока цилиндров 7. В этом положении шайб 12, 13 поршни 8, 9
идут в разные стороны при подаче рабочей жидкости в рабочие полости 10, шесть порш-
ней 8, 9 создают тяговое усилие, а остальные шесть - работают на слив рабочей жидкости.
Суммарное усилие, поворачивающее блок цилиндров 7, и момент, реализуемый на
ступице 6 максимальные. При этом частота вращения блока цилиндров 7 минимальная,
поскольку за один оборот аксиально-поршневого гидромотора все шесть рабочих поло-
стей 10 цилиндров (при шести цилиндрах аксиально-поршневого гидромотора) проходят
цикл наполнения и слива рабочей жидкости и формируют удельный объем аксиально-
поршневого гидромотора. Удельный рабочий объем аксиально-поршневого гидромотора
равен его конструктивному.
Второе крайнее положение - минимальный удельный объем аксиально-поршневого
гидромотора обеспечивается при повороте шайбы 13 на 180° и параллельной установке
шайб 12, 13. В этом положении шайб 12, 13 поршни 8, 9 идут друг за другом. Объемы ра-
бочих полостей 10 не изменяются. Фактически аксиально-поршневой гидромотор запира-
ется. Удельный объем равен нулю. Такое положение не характерно для аксиально-
поршневого гидромотора и не допускается.
Регулировка удельных объемов аксиально-поршневых гидромоторов производится
поворотом шайбы 13 относительно оси в диапазоне названных крайних положений. Для
увеличения частоты вращения ступицы 6 с колесом 5 включается двигатель 22 (например,
шаговый электродвигатель), и червяк 19 начинает вращаться, вращая червячное колесо 17,
и поворачивая шайбу 13 при фиксированном положении шайбы 12. При повороте шайбы 13,
например на 60°, поршни 8, 9 двух цилиндров (четыре поршня) создают тяговое усилие,
поршни 8, 9 двух цилиндров (четыре поршня) работают на слив рабочей жидкости, а
поршни 8, 9 двух цилиндров движутся в одну сторону, имея постоянные объемы рабочих
полостей 10. Удельный рабочий объем аксиально-поршневого гидромотора формируют
четыре рабочие полости (вместо шести при максимальном объеме аксиально-поршневого
гидромотора). При постоянной подаче рабочей жидкости насоса (не показан) и уменьшении
рабочего объема аксиально-поршневого гидромотора частота вращения блока цилиндров 7
и ступицы 6 с пневматическим колесом 5 увеличиваются, при уменьшении реализуемого
момента.
Для дальнейшего увеличения частоты вращения ступицы 6 с пневматическим колесом 5
включается двигатель 22, и червяк 19 поворачивается, вращая червячное колесо 17, и по-
ворачивая шайбу 13. При повороте шайбы 13, например на 120° от исходного положения,
поршни 8, 9 одного цилиндра (два поршня) создают тяговое усилие, поршни 8, 9 одного
цилиндра (два поршня) работают на слив рабочей жидкости, а поршни 8, 9 четырех ци-
5. BY 6847 U 2010.12.30
5
линдров движутся в одну сторону, имея постоянные объемы рабочих полостей 10. Удель-
ный рабочий объем аксиально-поршневого гидромотора формируют две рабочие полости.
При постоянной подаче рабочей жидкости насоса (не показан) и уменьшении удельного
рабочего объема аксиально-поршневого гидромотора частота вращения блока цилиндров 7
и ступицы 6 с пневматическим колесом 5 увеличиваются, при уменьшении реализуемого
момента.
Для движения машины задним ходом рабочая жидкость насоса (не показан) поступает
в полости 10 аксиально-поршневых гидромоторов через каналы 35 и сливается в гидроси-
стему через каналы 32. Включаются моторы 22 и шайбы 13 аксиально-поршневых гидро-
моторов устанавливаются в необходимое положение по сигналам датчиков частоты
вращения колес 1 посредством червячных передач 19, 17. Частоты вращения и скорости
ведущих неуправляемых колес 1 и дополнительных колес 2 полугусеничных ходов бортов
машины согласуются.
Утечки рабочей жидкости из зоны высокого давления по трубке 36 и дренажному ка-
налу 37 поступают на слив в бак гидросистемы (не показан).
При повороте машины с минимальным радиусом поворота ведущее неуправляемое
колесо 1 тяговой машины и дополнительное колесо 2 полугусеничного хода одного борта
(отстающего) затормаживаются.
Нагрузка остова машины, приходящаяся на задний мост обеспечивается пружинами 41,
имеющими регулировку предварительного натяжения. Натяжение гусениц обеспечивается
рычагами 39 и пружинами 41.
Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения обес-
печивают передачу тягового усилия с остова тяговой машины на движитель каждого бор-
та ведущим неуправляемым колесом тяговой машины и дополнительным колесом
полугусеничного хода, что позволяет рассредоточить усилие, передаваемое на каждую
гусеницу, уменьшить нагрузку гусеничной ленты, ее износ и увеличить надежность рабо-
ты полугусеничного хода.
Фиг. 2 Фиг. 3
6. BY 6847 U 2010.12.30
6
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.