Исследование путей повышения эффективности работы гусеничного двигателя /1-3/ (стр. 6 из 13)

Для работы с минимальными потерями мощности важное значениеимеет натяжение гусеницы. Недостаточное натяжение приводит к ухудшениюраспределения давления на почву и увеличивает ее деформацию, способствуетспаданию гусеницы с опорных катков, а чрезмерное — к росту потерь на трение иускорению износа шарниров.

При работе с большими тяговыми усилиями опрокидывающиймомент от тягового сопротивления орудий приводит к перераспределению нагрузокна опорные катки: передние — разгружаются, задние — догружаются.Поэтому у большинства гусеничных тракторов, работающих с задними орудиями,центр тяжести смещен вперед от середины опорной поверхности или имеютсяпередние грузы, которые должны быть установлены при тяжелых условиях работы,так как наибольший КПД наблюдается при равномерном распределении нагрузок поопорным каткам.

Из конструктивных параметров ходовой системы наибольшеевлияние оказывают на тяговые качества длина опорной поверхности гусениц, числоопорных катков и шаг гусеничной цепи. Увеличение этих параметров способствуетповышению коэффициента полезного действия ходовой системы благодаря снижениюсопротивления качению и буксования. Этим объясняются конструктивные особенностиболотоходных тракторов и увеличенный шаг гусениц на промышленных тракторах.

Тракторы Т-70С, ДТ-75БВ и Т-130Бмогут работать с гусеницами различной ширины. Необходимо иметь в виду, чтоувеличение ширины гусеницы способствует повышению тяговых качеств только наслабых, легкодеформируемых почвах (болота, снежная целина, пески). На почвах игрунтах средней и высокой плотности увеличение ширины гусеницы эффекта не дает,так как приводит к росту массы ходовой системы, а, следовательно, и к повышениюпотерь на трение, ухудшает заглубление почвозацепов и увеличивает буксование. Врезультате КПД снижается.

При неизменной длине опорной поверхности увеличение числаопорных катков способствует росту КПД ходовой системы на легкодеформируемыхпочвах и грунтах. На плотных почвах и грунтах лучшие показатели имеет ходоваясистема с меньшим числом опорных катков большего диаметра, что объясняетсяуменьшением сопротивления качению и лучшим заглублением почвозацепов подопорными катками.

Из всех типов подвесок наиболее высокие тяговые качества обеспечиваетупругая индивидуальная система подрессоривания опорных катков благодаря болееравномерному распределению давления на почву.

Лучшими тяговыми качествами обладают составные гусеницы суплотнениями и смазкой шарниров, а также гусеницы с резинометаллическимишарнирами. Это объясняется постоянством шага гусеницы, обеспечивающим минимумпотерь в зацеплении с ведущим колесом, пониженным трением в шарнирах, а такжеболее равномерным распределением давления на почву при наличии упругих моментовв шарнире.

Оптимальная форма почвозацепа звена гусениц — расчлененныйпочвозацеп с увеличивающимся к краям углом между упорной кромкой и осью шарнира.

2.2 Патентное исследование

Современная конструкторская мысль уделяет большое вниманиепроблеме усовершенствования конструкции всего гусеничного движителя в целом и ведущегоколеса в частности. Были исследованы патенты с глубиной выборки сорок лет дляпатентов России/СССР и тридцать лет для патентов США (согласно [2]). Поискпоказал, что конструкции ведущего колеса подобные проектируемому существуют.Однако, как уже указывалось выше, на практике такие колёса получили распространениетолько на промышленных тракторах. Кратко рассмотрим некоторые из существующихпатентов [3–7] и проанализируем их достоинства и недостатки.

2.2.1 АС № 821229«Упругое колесо транспортного средства со ступицей и обводом»

1.      Колесоизображено на рисунке 2.3.

2.    Описание колесав статике:

Упругое колесо состоит из ступицы1, бандажа 2, разделенных между собой расположенными по окружности пакетами 3,каждый из которых размешен в цилиндрическом гнезде и состоит из стальных разрезныхгильз переменной толщины, удерживаемых от поворота вокруг своей оси стопорящейпланкой 4, размещенной на торцовых прорезях гильз и жестко связанной соступицей, при этом от выпадения пакеты удерживаются также кольцевой планкой 5,жестко соединенной с бандажом винтами 6 и образующей радиальный зазор соступицей 1, а внутренняя гильза каждого пакета 3 имеет резиновую вставку 7.

Регулирование жесткости колесапроизводят следующим образом.

Для регулирования жесткостиколеса отвинчивают винты 6, снимают планку 5, удаляют из торцовых канавокпакетов  3 планки 4 и поворачивают пакет 3 или каждую гильзу пакета 3 наопределенный угол.

Так как грузоподъемностьтранспортного средства может быть различной, упругое колесо с регулируемой жесткостьюпозволяет привести ее к оптимальной и таким образом снизить динамические нагрузкина узлы транспортного средства.

3.    Цель изобретения- регулирование жесткости колеса.

Цель достигаетсятем, что упругие элементы выполнены в виде расположенных в цилиндрическихгнездах пакетов разрезных металлических гильз переменной толщины, имеющих наторцах радиальные канавки, вмещающие стопорный элемент. При этом колесо можетбыть снабжено резиновыми вставками, расположенными во внутренних гильзахпакетов.

2.2.2 АС № 933481«Металлоэластичное колесо транспортного средства»

1.      Колесоизображено на рисунке 2.4

2.    Металлоэластичноеколесо состоит из ступицы 1, гибкого обода 2, включающего траки 3 с резиновымигрунтозацепами, соединенные шарнирами 4, балансиры 5, установленные навнутренней стороне соседних траков 3 одним концом шарнирно, а другим скользящимипо внутренней стороне обода. На каждом балансире 5 в середине его установленшарнир 6; соединенный с шарниром 7 на ступице через спицы 8, которые выполненыв виде двух соединенных между собой шарниром 9 рычагов. Причем каждый шарнир 9соединен с шарниром 6 и шарниром 7 соседних спиц с помощью упругих элементов(пружин)

10.

Для обеспечения поперечной устойчивости колеса спицы с упругимиэлементами расположены в два ряда симметрично относительно вертикальной оси.

Колесо, работает следующим образом.

Крутящий момент независимо от направления движения передаетсяот ступицы 1 через рычаги спиц 8, элементы 10 и балансиры 5 к ободу 2 ивследствие взаимодействия последнего с почвой реализуется в тяговое усилиеколеса. Благодаря тому, что угол между рычагами, образующими спицу 8, отличенот 180°, элементы 10 в нижнейчасти колеса под воздействием вертикальной нагрузки сжаты. Передача крутящегомомента осуществляется также за счет сжатия этих элементов, причем независимоот направления движения колеса. Таким образом, из-за того, что элементы 10 внижней части колеса всегда сжаты, а крутящий момент от ступицы 1 к ободу 2передается через них, работа колеса идентична как при движении вперед, так и назад.

Плавность хода колеса и допустимое давление на грунт обеспечиваютсярегулированием упругих качеств колеса за счет подбора элементов 10 определеннойжесткости и необходимого комплекта спиц 8 с упругими элементами. Вертикальнуюнагрузку воспринимают все элементы 10, сжимаясь или растягиваясь при этом взависимости от места расположения их.

3.    Цельюизобретения является повышение надежности в работе колеса. Для этого ободвыполнен из шарнирно соединенных друг с другом траков, каждая пара которыхсвязана балансиром, а каждый шарнир, соединяющий рычаги спицы, связан с шарниром,соединяющим рычаг со ступицей, и шарниром, связывающим, рычаг с балансиром соседнихспиц упругими элементами.

2.2.3 АС № 160092 «Опорный каток гусеничных машин»

1.      Колесоизображено на рисунке 2.5.

2.    Опорный каток гусеничных машин, включающий обод иступицу, между которыми размешен кольцевой резиновый амортизатор и крепежныедетали, отличающийся тем, что, с целью улучшения характеристики амортизатора,он выполнен из нескольких колец, одни из которых посажены свободно, воспринимаютрадиальные нагрузки, а другие посажены с предварительным натягом, работают насдвиг и смятие, воспринимают радиальные и осевые нагрузки и фиксируют обод наступице. Колесо содержит обод 1 с коническими поверхностями 2 и 3 ,сопрягающиеся с коническими поверхностями 4 и 5 ступицы 6.