Патент на изобретение №2388641

(54) ХОДОВАЯ ЧАСТЬ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к гусеничным движителям транспортных средств. Гусеничный движитель содержит гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры. Средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков. Достигается повышение тягово-сцепных показателей гусеничного движителя. 4 ил.

Изобретение относится к производству ходовой части гусеничных тракторов и обеспечивает сохранение плодородия обрабатываемой почвы и повышение тягово-сцепных показателей трактора путем равномерного распределения давления на почву ходовой части трактора.

Известны машины с гусеничным движителем с полужесткой подвеской, включающим гусеничную цепь, охватывающую ведущие и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки.

При выполнении весенне-полевых и энергоемких операций в сельском хозяйстве эффективным тяговым средством является гусеничный трактор, который по тягово-сцепным и топливо-экономическим показателям на 1020% превосходит колесный трактор аналогичного класса.

Применение гусеничных тракторов высоких тяговых классов на основных операциях, связанных с обработкой почвы и посевов зерновых культур, землеройных, дорожно-строительных и других хозяйственных работах позволяет существенно снизить их себестоимость и обеспечить более полную загрузку трактора и механизаторов в течение года.

Однако большая масса трактора обуславливает высокое удельное давление на почву и значительные затраты энергии на перекатывание трактора по полю. Проблему усугубляет плоская форма опорной поверхности, что создает зону увеличенного давления на почву первым и задним катком, вызывая двукратное уплотняющее воздействии на почву, более глубокую колею и, соответственно, увеличенные затраты мощности на перекатывание трактора.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является гусеничный движитель трактора Т-170М1.03-55, содержащий гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры.

Недостатком движителя Т-170М1.03-55 является то, что движитель оставляет глубокую колею, при этом давления достигают до 0,245 МПа, и неодинаковый ресурс работы катков – наименьший у крайних и наибольший у средних. Это определяет общий ресурс до замены, равный ресурсу крайних катков, когда средние и промежуточные катки еще далеко не достигли своего предельного износа. Выраженные экстремумы эпюры давления в зоне 1-го и 6-го опорных катков обуславливают двойное воздействие на почву за один проход по следу движителя, что вызывает повышенное уплотнение и снижение тягово-сцепных свойств трактора.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь новый технический эффект – сохранение плодородия обрабатываемой почвы, повышение тягово-сцепных показателей трактора путем равномерного распределения давления на почву ходовой части трактора и повышение ресурса работы крайних и промежуточных опорных катков.

Этот технический эффект достигается тем, что средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков, а толщина пластин определяется из выражения:

где p_cp – среднее давление трактора на почву, p_cp=G_э/(2·b·L), кПа; G_э – эксплуатационный вес трактора, Н; L – длина опорной поверхности трактора, м; b – ширина гусеницы, м; =3,14 – постоянная величина; =₁+₂; E₁ – модуль упругости почвы, Па; µ₁ – коэффициент Пуассона почвы; E₂ – модуль упругости стали звена гусеницы, Па; µ₂ – коэффициент Пуассона стали звена гусеницы; =L/2 – полуширина контакта, м; x – горизонтальная координата точки опорной поверхности, м;

B=P[e+_кр(h_кpcos+csin)+fh_f], Р=G_э+P_крcos – нагрузка, приходящаяся на единичный движитель, кН; Р_кр – тяговое усилие на крюке, Н; – угол между усилием на крюке и горизонтальной плоскостью; _кр=Р_кр/Р – коэффициент использования сцепного веса; е – продольная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной длины гусеницы, м; h_кp – высота прицепа относительно опорной поверхности, м; f- коэффициент сопротивления передвижению трактора, f=0,070,15; h_f – смещение продольной составляющей силы перекатывания от реакции почвы, h_f=0,0150,029, м; С – коэффициент, равен начальной деформации почвы, определяется опытным путем, С=-0,027±0,003, м; arsin(x/) – математическая функция арксинуса (x/а).

На фиг.1 изображена схема гусеничного движителя; на фиг.2 – вид А на фиг.1; на фиг.3 – эпюра давлений серийного гусеничного обвода; на фиг.4 – эпюра давлений эллипсного гусеничного обвода.

Движитель состоит из гусеничной цепи 1, охватывающей ведущее колесо 2, направляющее (натяжное) колесо 3, поддерживающие катки 4 и опорные катки: 5 – средние, 6 – промежуточные и 7 – крайние. Средние 5 и промежуточные 6 опорные катки должны быть опущены в соответствии с выражением (1) путем установки пластин 8 и 9 соответствующей толщины под оси опорных катков.

Конструктивно это реализуется за счет того, что гусеничный движитель состоит из гусеничный цепи, охватывающей ведущие и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, при этом менее нагруженные промежуточные катки располагают на разной высоте от горизонтальной плоскости.

Например, для типичных условий работы гусеничного трактора Т-170М1.03-55 в суглинистой почве средние катки должны быть опущены на h₅=10 мм, а промежуточные катки на h₆=5 мм, что позволяет на 1525% снизить уплотнение почвы по колее, на 27% снизить силы сопротивления перекатыванию трактора и повысить ресурс работы крайних и промежуточных опорных катков, равный ресурсу работы средних, что позволяет в целом для движителя увеличить межремонтный срок эксплуатации тракторов.

Снижение силы сопротивления перекатыванию трактора с эллипсным обводом гусениц на 27% достигается за счет снижения вертикальных нагрузок от гусеницы на 1-й и 6-й катки и отсутствия вертикальных максимальных давлений под этими катками, то есть, выравнивания эпюры давления. Эллипсный обвод гусениц можно представить в виде дуги окружности с большим радиусом. В процессе движения трактора происходит более плавное перемещение элементов гусеницы относительно друг друга, что приводит к снижению сил трения. А также снижаются потери на деформацию почвы за счет уменьшения максимального давления и количества воздействий на почву до одного. Отмеченное снижение силы сопротивления перекатыванию при эллипсном обводе гусениц оказывает существенное влияние на тяговые показатели трактора.

Преимущества изобретения: эллипсный гусеничный обвод позволит увеличить условный КПД трактора до 10,4%, снизить удельный расход топлива на 710% и повысить ресурс работы крайних и промежуточных опорных катков.

Источники информации

1. Патент RU 2000237, кл. B62D 55/14, 55/08, 1993.

Формула изобретения

Гусеничный движитель, содержащий гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры, отличающийся тем, что средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены, путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков, а толщина пластин определяется из выражения:

где
p_ср – среднее давление трактора на почву, p_cp⁼G_э/(2·b·L), кПа;
G_э – эксплуатационный вес трактора, Н;
L – длина опорной поверхности трактора, м;
b – ширина гусеницы, м;
=3,14 – постоянная величина;
=₁+₂;
E₁ – модуль упругости почвы, Па;
µ₁ – коэффициент Пуассона почвы;
E₂ – модуль упругости стали звена гусеницы, Па;
µ₂ – коэффициент Пуассона стали звена гусеницы;
=L/2 – полуширина контакта, м;
х – горизонтальная координата точки опорной поверхности, м;
B=P[e+_кр(h_крcos+csin)+fh_f],
P=G_э+P_крcos – нагрузка, приходящаяся на единичный движитель, кН;
Р_кр – тяговое усилие на крюке, Н;
– угол между усилием на крюке и горизонтальной плоскостью;
_кp=P_кр/P – коэффициент использования сцепного веса;
е – продольная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной длины гусеницы, м;
h_кр – высота прицепа относительно опорной поверхности, м;
f – коэффициент сопротивления передвижению трактора,
f=0,070,15;
h_f – смещение продольной составляющей силы перекатывания от реакции почвы, h_f=0,0150,029, м;
С – коэффициент, равен начальной деформации почвы, определяется опытным путем, С=-0,027±0,003, м;
arcsin(x/) – математическая функция арксинуса (х/).

РИСУНКИ