Эластичный колесный движитель

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Гуща Василий Михайлович Радкевич Виктор Викторович Янчук Александр Александрович(57) 1. Колесный движитель, выполненный в виде колеса с диском на спицах и ободом из двух боковых колец, соединенных ложементами, и шины-оболочки большого диаметра,выполненной в виде замкнутого герметичного тора, отличающийся тем, что шинаоболочка выполнена, по меньшей мере, на части своей площади, по меньшей мере, в зоне,обращенной к ободу колеса, и в зоне наружной беговой части из двух слоев, неразъемно связанных между собой по всей площади обращенных друг к другу их поверхностей, при этом первый, внутренний, слой представляет собой герметичную оболочку, выполненную из упругой резины, а второй, наружный, слой представляет собой выполненную из эластичной износоустойчивой резины шину, имеющую гладкую наружную поверхность по 61742010.04.30 всей ее площади и разную толщину стенок от наименьшей толщины 0 в зоне боковых стенок и средней толщиныв зоне, обращенной к ободу колеса, до наибольшей толщиныв зоне наружной беговой части, между оболочкой и шиной в зоне, обращенной к ободу колеса, симметрично относительно продольной плоскости симметрии колеса по всей длине окружности на расстоянии друг от друга, выбранном в соответствии с шириной обода, расположены и неразъемно присоединены по всей своей площади поверхности к оболочке и шине две кордовые ленты, выполненные из синтетического материала,упругость которого выше упругости материала оболочки и шины, при этом оболочка наполнена газом под давлением 0,010 МПа 0,016 МПа, наименьший посадочный диаметр обода колеса превышает внутренний посадочный диаметр наполненной газом шиныоболочки и выбран с возможностью создания между ободом и шиной-оболочкой сил трения, обеспечивающих полную передачу от обода на шину-оболочку крутящего момента Моб. в диапазоне 0 Моб.М, где М - максимальный передающийся крутящий момент,при условии, что М Мтр.кач., где Мтр.кач.тр.кач., где Мтр.кач. - крутящий момент в зоне внутреннего посадочного диаметра шины-оболочки, тр.кач. - коэффициент трения качения соприкасающихся поверхностей обода колеса и шины-оболочки,- прижимное усилие, диаметр боковых колец превышает наименьший посадочный диаметр ложементов обода колеса, при этом ширина обода, расстояние между кордовыми лентами, а также соотношение диаметра боковых колец и наименьшего посадочного диаметра ложементов обода колеса выбраны с возможностью обеспечения удержания наполненной газом шиныоболочки на ободе под действием внешних боковых сил бок., выбранных из диапазона 0 бок.1 бок., где 1 бок. - максимальная внешняя боковая сила, определяемая условиями эксплуатации, причем упругость материалов, из которых изготовлены оболочка и шина, а также толщина стенок оболочки и шины выбраны таким образом, что отношение статического радиуса движителя к его свободному радиусу под заданной нагрузкой не превышает 0,9. 2. Движитель по п. 1, отличающийся тем, что шина-оболочка в зоне наружной беговой части снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным слоем, неразъемно связанным со смежным слоем по всей площади поверхности. 3. Движитель по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, одну бандажную ленту, упругость которой выше упругости материала шины-оболочки, разъемно связанную с ободом колеса с возможностью ограничения бокового сдвига шины-оболочки относительно обода при бок.1 бок(56) 1. Международная заявка /96/00258, опубл.98/10975, 19.03.1998. 2. Патент 2192968 С 2, опубл. 20.11.2002. 3. Патент 2093367 1, опубл. 20.10.1996. 4. Патент 2095256 1, опубл. 10.11.1997. Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно к конструкции колесных движителей повышенной проходимости, которые могут быть установлены на любых видах транспортных средств повышенной проходимости, в частности на сельскохозяйственных машинах. В общем случае, основное применение движители предлагаемой конструкции могут найти в легких транспортных средствах/машинах,обеспечивающих движение со сверхнизким удельным давлением на грунт и эксплуатирующихся, например, на сельскохозяйственных угодьях и в экологически уязвимых районах на грунтах с легкоповреждаемым верхним слоем (например, в тундре), а также в условиях различных чрезвычайных ситуаций. 2 61742010.04.30 В упомянутых выше и многих других различных областях жизнедеятельности человека существует высокая потребность в транспортных средствах повышенной проходимости, предназначенных для выполнения различных работ, связанных с передвижением в полевых условиях, способных в то же время передвигаться по дорогам с твердым покрытием. Для обеспечения повышенной проходимости транспортного средства в полевых условиях, условиях бездорожья, пересеченной местности и т.п. при разработке транспортных средств основное внимание, как правило, уделяется их движителям - колесам,гусеницам и т.п. средствам передвижения, обеспечивающим пониженное удельное давление на поверхность, по которой осуществляется передвижение, в частности на грунт. Так, известен движитель транспортного средства высокой проходимости, предназначенный для движения по пересеченной местности и грунтам со слабой несущей способностью 1. Достоинством данного движителя является его высокая эластичность и большая площадь пятна контакта с опорной поверхностью, что позволяет машине с такими движителями перемещаться с минимальным уплотнением грунта и обтеканием внешней поверхностью оболочки возникающих препятствий без их повреждения. Недостатками такого движителя являются сложная конструкция привода и незащищенность от грязи(зависимость тяговых сил трения от попадания грязи между элементами привода и внешней поверхностью оболочки движителя). В большинстве технических решений повышение проходимости транспортного средства достигается за счет использования шин низкого давления различных конструкций 2, 3. При этом наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому колесному движителю является известный колесный движитель для вездеходов с трехслойной шиной в форме тора, обвитой плоской лентой, и ободом в виде двух бортовых металлических колец, соединенных металлическими перемычками 4, который может быть принят в качестве прототипа. Достоинством данного движителя является его легкость и простота традиционного привода колеса. Недостатком данного движителя является применение в качестве основного элемента, воспринимающего нагрузки, а также обеспечивающего крепление шины к ободу, наружного бандажа в виде обвивающей шину плоской ленты, что снижает эластичность внешней опорной поверхности шины. Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание колесного движителя, который бы, объединяя достоинства каждого из упомянутых типов движителей и устраняя их недостатки, имел высокую эластичность опорной поверхности шины в сочетании с простотой конструкции и достаточной для практического применения прочностью. Заявляемый движитель должен обеспечивать сверхнизкие значения удельного давления. При проведении конструкторских работ, а также в ходе дальнейших испытаний различных конструкций колесных движителей для транспортных средств, в частности для машин сельскохозяйственного назначения, авторами было установлено, что значительно снизить удельное давление на опорную поверхность можно при выполнении двух основных условий применении эластичной шины и максимально легкой конструкции колеса. В то же время данная конструкция должна быть прочной и иметь достаточную для практического использования грузоподъемность. Поставленная задача решается заявляемым колесным движителем, выполненным в виде колеса с диском на спицах и ободом из двух боковых колец, соединенных ложементами, и шины-оболочки большого диаметра, выполненной в виде замкнутого герметичного тора. Поставленная задача решается за счет того, что шина-оболочка выполнена, по меньшей мере, на части своей площади, по меньшей мере, в зоне, обращенной к ободу колеса, и в зоне наружной беговой части из двух слоев, неразъемно связанных между собой по всей площади обращенных друг к другу их поверхностей, при этом первый, внутренний, слой представляет собой герметичную оболочку, выполненную из упругой резины, а второй, наружный, слой представляет собой выполненную из эластичной износоустойчи 3 61742010.04.30 вой резины шину, имеющую гладкую наружную поверхность по всей ее площади и разную толщину стенок от наименьшей толщины 0 в зоне боковых стенок и средней толщиныв зоне, обращенной к ободу колеса, до наибольшей толщиныв зоне наружной беговой части, между оболочкой и шиной в зоне, обращенной к ободу колеса,симметрично относительно продольной плоскости симметрии колеса по всей длине окружности на расстоянии друг от друга, выбранном в соответствии с шириной обода, расположены и неразъемно присоединены по всей своей площади поверхности к оболочке и шине две кордовые ленты, выполненные из синтетического материала, упругость которого выше упругости материала оболочки и шины, при этом оболочка наполнена газом под давлением 0,010 МПа 0,016 МПа, наименьший посадочный диаметр обода колеса превышает внутренний посадочный диаметр наполненной газом шины-оболочки и выбран с возможностью создания между ободом и шиной-оболочкой сил трения, обеспечивающих полную передачу от обода на шину-оболочку крутящего момента Моб. в диапазоне 0 Моб.М, где М - максимальный передающийся крутящий момент, при условии, что тр.кач., где Мтр.кач. тр.кач., где Мтр.кач. - крутящий момент в зоне внутреннего посадочного диаметра шины-оболочки, тр.кач. - коэффициент трения качения соприкасающихся поверхностей обода колеса и шины-оболочки,- прижимное усилие, диаметр боковых колец превышает наименьший посадочный диаметр ложементов обода колеса, при этом ширина обода, расстояние между кордовыми лентами, а также соотношение диаметра боковых колец и наименьшего посадочного диаметра ложементов обода колеса выбраны с возможностью обеспечения удержания наполненной газом шины-оболочки на ободе под действием внешних боковых сил бок., выбранных из диапазона 0 бок.1 бок., где 1 бок. - максимальная внешняя боковая сила, определяемая условиями эксплуатации,причем упругость материалов, из которых изготовлены оболочка и шина, а также толщина стенок оболочки и шины выбраны таким образом, что отношение статического радиуса движителя к его свободному радиусу под заданной нагрузкой не превышает 0,9. Таким образом, заявляемый колесный движитель представляет собой колесный движитель сверхнизкого давления, конструктивно состоящий из двух основных элементов колеса с диском на спицах и ободом из двух боковых колец, соединенных ложементами, и шины-оболочки большого диаметра, выполненной в виде замкнутого герметичного тора. При этом шина-оболочка, по меньшей мере, на части своей площади (по меньшей мере, в зоне, обращенной к ободу колеса, и в зоне наружной беговой части) выполнена из двух слоев, неразъемно связанных между собой по всей площади их поверхностей, обращенных друг к другу. Внутренний слой представляет собой герметичную резиновую оболочку, наполненную газом, а наружный слой представляет собой шину, имеющую гладкую наружную поверхность по всей ее площади и разную толщину стенок от наименьшей в зоне боковых стенок и средней в зоне, обращенной к ободу колеса, до наибольшей в зоне наружной беговой части. Оба слоя - и внутренняя оболочка, и шина - не имеют корда и выполнены из резины на основе натурального каучука. Беговая поверхность шины выполнена гладкой - протектор на ней отсутствует. Между внутренней оболочкой и шиной в зоне, обращенной к ободу колеса, симметрично относительно продольной плоскости симметрии колеса по всей длине окружности расположены и неразъемно присоединены по всей своей площади поверхности к внутренней оболочке и шине две кордовые ленты, выполненные из синтетического материала, упругость которого выше упругости материала внутренней оболочки и шины. Давление в шине-оболочке незначительно превышает атмосферное и составляет от 0,010 до 0,016 МПа в зависимости от требований конкретных условий эксплуатации. Обод колеса опирается на корпус ступицы посредством спиц, выполненных, например, из трубы, количество которых предпочтительно составляет не менее пяти. Обод представляет собой два бортовых кольца, выполненных, например, из металлической трубы и соединенных между собой ложементами, выполненными, например, также из метал 4 61742010.04.30 лической трубы, сплющенной по торцам. Число ложементов предпочтительно равно или кратно числу спиц колеса. Ложементы имеют радиально вогнутую форму, согласованную с формой шины-оболочки. Для распределения сосредоточенной нагрузки, передаваемой от спицы на ложемент, применяются дополнительные опоры, которые одним концом крепятся к боковой поверхности спицы, а другим к ложементу, примыкая к нему на достаточно большой длине. Под воздействием вертикальной статической нагрузки значение статического радиуса движителя по отношению к его свободному радиусу значительно меньше, чем в известных аналогах и достигает под заданной максимальной нагрузкой 475 кгс значения 0,75 и в любом случае не превышает 0,9. Настолько большой нормальный прогиб шины вызывает соответствующее расширение части шины-оболочки, обращенной к опорной поверхности,как в продольном, так и в поперечном направлениях, что определяет значительное увеличение пятна контакта с равным удельным давлением на плоскую опорную поверхность во всех его точках, за исключением области, непосредственно прилегающей к внешнему его контуру. При традиционном способе крепления шины к ободу за счет высокого внутреннего давления газа в шине обеспечивается плотное прижатие борта шины и полки обода,имеющих одинаковый диаметр. В шине-оболочке внутреннее давление, как показано ранее, весьма незначительно. При равенстве диаметра обода колеса и внутреннего геометрического диаметра шины-оболочки малого внутреннего давления газа недостаточно для создания сил трения между шиной-оболочкой и ободом, необходимых для передачи крутящего момента. Конструкция заявляемого движителя включает обод колеса, диаметр которого превышает геометрический диаметр внутренней части шины-оболочки. Величина этого превышения при известном требуемом максимальном значении крутящего момента на ободе колеса определяется упругими свойствами внутренней части шины-оболочки. Для обеспечения движения путем передачи тягового усилия от обода колеса к шинеоболочке должно соблюдаться условие тр.кач.Моб., где Моб. - крутящий момент на ободе колеса, Мтр.кач. - крутящий момент на внутренней части шины-оболочки. При условии Мтр.кач.Моб. шина-оболочка начинает проскальзывать на ободе, меняя свое положение относительно его ложементов (направления крутящих моментов и сил схематично представлены на фиг. 4). Таким образом, значение Моб., которое должно быть передано на шину-оболочку, ограничивает значение Мтр.кач. снизу. Значение Мтр.кач. сверху должно быть ограничено М, при котором напряжения, вызванные действием всех усилий, превышают предел упругости внутренней части шины-оболочки, и при неизменности ее положения, на ободе фиксируется остаточная деформация. То есть должно соблюдаться условие ММтр.кач. Моб Поскольку Мтр.кач.тр.кач.,где тр.кач. - коэффициент трения качения соприкасающихся поверхностей (сталь-резина в данном случае), то требуемое значение Мтр.кач. необходимо обеспечить соответствующим значением прижимных усилий . Рассмотрим его составляющие в точке А, где суммарное значение прижимных усилий максимально за счет действия полезной нагрузки колеса . В этой точкеизб.обж Первое слагаемое, соответствующее показателю грузоподъемности движителя, считаем постоянным, первоначально заданным. При рассмотрении второго и третьего слагаемых перейдем от рассмотрения сил к давлениям и напряжениям, их вызывающим,поскольку приложены они к одной и той же площади соприкосновения обода с шинойоболочкой. Площадь соприкосновения определяется числом ложементов в ободе колеса и площадью контакта внутренней части с боковыми кольцами обода. 61742010.04.30 Как отмечалось ранее, 0,0160,010 МПа, что недостаточно для обеспечения требуемого значения Мтр.кач. при равенстве внутреннего свободного диаметра шины-оболочки и диаметра обода колеса. Таким образом, из трех рассмотренных слагаемых требуемую величину прижимного усилия, а значит и Мтр.кач., определяет в конструкции движителя обж Упругие свойства внутренней части шины-оболочки характеризуются модулем упругости , который определяется нормируемыми методами на разрывных машинах. Для дальнейшего рассмотрения необходимо сделать допущение, что поверхность соприкосновения обода с шинойоболочкой представляет собой боковую поверхность цилиндра. Тогда к возникающим упругим напряжениям, прижимающим шину-оболочку к ободу, применима безмоментная теория упругости, в частности теория расчета тонкостенных оболочек вращения. Это обосновано тем, что все внешние силы, действующие в точке А в радиальном направлении, отражены первыми двумя слагаемыми, а напряжения, вызванные упругостью резины,направлены по направлению, касательному к поверхности соприкосновения. Основным уравнением безмоментной теории оболочек является уравнение Лапласа,которое имеет вид,12 где- окружное напряжение, 1 - радиус кривизны в перпендикулярной меридиану плоскости,- меридиональное напряжение, 2 - радиус кривизны в меридиональной плоскости,- напряжение обжима от элемента внутренней частина соприкасающийся элемент поверхности обода (см. фиг. 9 для обжатия обода упругой резиной),толщина внутренней части шины-оболочки. Для случая рассматриваемой шины-оболочки (цилиндрическая поверхность) 2(т.е. /20). 1 соответствует диаметру обода колеса, который превышает геометрический диаметр 0 внутренней части шины-оболочки в свободном состоянии на ,обозначено как обж.,- модуль упругости. Таким образом, уравнение Лапласа принимает вид.0 обж . Таким образом, при наличии параметров внутренней части шины-оболочки для получения требуемого значения обж., а значит и М Мтр.кач. Моб., получаем искомое значение превышения диаметра обода колеса над свободным геометрическим радиусом шиныоболочки. Для равномерного распределения тяговых усилий по ширине внутренней поверхности шины-оболочки кривизна ложементов, соединяющих боковые кольца, должна повторить кривизну поперечного сечения внутренней части шины-оболочки. Расстояние между боковыми кольцами, стремящееся к ширине профиля шины-оболочки, ограничено положением кордовых лент, на которые приходится большая часть полезной нагрузки. Эти ограничения, а также эксплуатационная возможность монтажа шины-оболочки на колесо фактически определяют диаметр боковых колец обода. А именно превышение диаметра боковых колец по отношению к наименьшему диаметру обода определяет способность конструкции движителя препятствовать сходу шины-оболочки с обода при воздействии боковых нагрузок от опорной поверхности (см. фиг. 6, фиг. 7). При прямолинейном движении плоскости боковых колец обода и образующие поверхности шины-оболочки симметричны относительно поперечной вертикальной плоскости сечения движителя 1. Под действием боковых нагрузок плоскость симметрии 6 61742010.04.30 шины-оболочки О 2 О 3 смещается и поворачивается одновременно относительно остающейся неподвижной в направлениях, нормальных к плоскости качения движителя плоскости ОО 1. Это смещение происходит в результате возникновения крутящего момента 1 на шине-оболочке относительно- точки опоры бортового кольца обода на внутреннюю поверхность шины-оболочки. Этот крутящий момент через кручение всей торообразующей поверхности шины-оболочки определяет возникновение крутящего момента М 2 в точке . 1 М 2, поскольку значительная часть энергии сдвига поглощается материалом шины-оболочки. Одновременно с кручением торообразующей поверхности происходит ее растяжение в плоскости О 2 О 3, пропорциональное превышению диаметра бортовых колец относительно наименьшего диаметра обода. Возникающие в плоскости О 2 О 3 и направленные к центру тора упругие напряжения препятствуют дальнейшему смещению плоскости О 2 О 3 к точке . Совмещение точкис плоскостью О 2 О 3 соответствует моменту схода шины-оболочки с обода колеса. Определив на разрывной машине напряжения, возникающие в шине-оболочке при соответствующих данному моменту деформациях (растяжение,совмещенное с кручением), можно получить приближенную оценку максимальных боковых нагрузок, которые могут допускаться в процессе эксплуатации. В некоторых предпочтительных формах реализации шина-оболочка заявляемого эластичного колесного движителя в зоне наружной беговой части снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным слоем, неразъемно связанным со смежным слоем по всей площади поверхности. В конструкции эластичного колесного движителя, при эксплуатации которого должно обеспечиваться удержание шины-оболочки на ободе при воздействии боковых нагрузок,превышающих допустимые для шины-оболочки, удерживаемой на ободе только за счет ее упругих свойств, предусмотрены съемные бандажные ленты. Они изготовлены из лент с коэффициентом упругости, значительно превышающим этот параметр материала шиныоболочки. Жестко соединяемые с ободом колеса, они ограничивают боковой сдвиг шиныоболочки относительно обода. При этом улучшаются параметры движителя, связанные с управляемостью, в том числе сопротивление сдвигу шины-оболочки с обода колеса и коэффициент сопротивления боковому уводу. Таким образом, в зависимости от конкретных условий эксплуатации движитель используется без бандажных лент, когда необходимо обеспечить минимальное давление на опорную поверхность, например, сельскохозяйственные работы с минимальным повреждением растений. Эксплуатация с бандажными лентами предполагает работу в сложных условиях бездорожья, например при проведении лесоустроительных работ и природоохранных мероприятий. Заявленная и описанная выше общая конструкция колесного движителя с учетом всех предложенных особенностей обеспечивает высокое тяговое сцепное усилие с грунтом за счет возникновения и суммирования элементарных фрикционных сил по большой площади пятна контакта. В известном уравнении Джанози-Ханамото(1 - -/)(сар)(1 - -/) максимальное напряжениедеформации почвы от сил трения на пятне контакта, характеризующее тяговую способность опорной поверхности (грунта) при контакте с движителем, состоит из двух слагаемых.Первое са - напряжение, вызванное адгезией(прилипанием, плотным прилеганием) почвы и движителя на пятне контакта. Второе слагаемое р- напряжение, вызванное давлением движителя на опорную поверхность. Движитель предлагаемой конструкции обеспечивает лучшее, в сравнении с известными колесными движителями, соотношение тяги/ тяги, особенно на почвах с высоким содержанием влаги. То есть функционально важный параметр тягового усилия в меньшей степени по отношению к известным колесным движителям зависит от давления транспортного средства на опорную поверхность. 7 61742010.04.30 При этом грунт под движителем подвержен минимальному уплотнению, что существенно уменьшает глубину колеи, а соответственно и силу сопротивления качению движителя. Эластичность беговой части движителя позволяет также уменьшить силу сопротивления качению, вызванную возможностью преодоления препятствий на опорной поверхности путем их обтекания, а не разрушения. Это же свойство движителя обеспечивает поглощение значительной части энергии вертикальных динамических реакций опоры, что способствует высокой плавности хода транспортного средства и высокой скорости его движения по пересеченной местности. Упомянутые выше преимущества и достоинства заявленного эластичного колесного движителя будут рассмотрены ниже на одном из возможных предпочтительных, но не ограничивающих примеров реализации со ссылками на позиции фигур чертежей. На фигурах чертежей схематично представлены фиг. 1 - фронтальная проекция заявляемого колесного движителя в свободном положении фиг. 2 - вертикальный поперечный разрез колесного движителя по фиг. 1 фиг. 3 - вертикальный поперечный разрез шины-оболочки без колеса фиг. 4 - фронтальная проекция заявляемого колесного движителя под воздействием вертикальной статической нагрузки, поясняющая передачу крутящего момента от обода на шину-оболочку фиг. 5 - вертикальный поперечный разрез колесного движителя по фиг. 4 фиг. 6 - вертикальный поперечный разрез колесного движителя по фиг. 4 под воздействием внешних боковых сил фиг. 7 - вертикальный поперечный разрез колесного движителя с бандажными лентами под воздействием вертикальной статической нагрузки и внешних боковых сил фиг. 8 - фрагмент вертикального разреза шины-оболочки по фиг. 3 в увеличенном виде фиг. 9 - напряжения, возникающие при обжатии обода упругой резиной. На фиг. 1 схематично изображена фронтальная проекция заявляемого колесного движителя в свободном положении. Колесный движитель выполнен в виде колеса 1 с диском на спицах 2 и ободом из двух боковых колец 3, соединенных ложементами 4, и шиныоболочки 5 большого диаметра, выполненной в виде замкнутого герметичного тора. На фиг. 2 схематично изображен поперечный вертикальный разрез колесного движителя, а на фиг. 3 - продольный вертикальный разрез шины-оболочки колесного движителя по фиг. 1. На фиг. 2 показаны наименьший посадочный радиуспосад. ложементов 4 и радиус колец боковых колец 3 обода, а на фиг. 3 - внутренний посадочный радиус оболочк. шины-оболочки 5. На фиг. 4 схематично изображена фронтальная проекция заявляемого колесного движителя под воздействием вертикальной статической нагрузки, а на фиг. 5 - поперечный вертикальный разрез колесного движителя по фиг. 4 при отсутствии воздействия боковых сил. На фиг. 4, кроме того, обозначены направления действия различных сил и крутящих моментов, которые наглядно иллюстрируют приведенные выше математические расчеты. На фиг. 5 показаны также статический радиус статич. движителя под действием вертикальной статичной нагрузки и высота рабоч. профиля шины под действием этой вертикальной статичной нагрузки. На фиг. 6 схематично изображен продольный вертикальный разрез колесного движителя по фиг. 4, а на фиг. 7 - продольный вертикальный разрез колесного движителя с бандажными лентами 6 под воздействием внешних боковых сил боковое. На фиг. 6 и фиг. 7 для иллюстрации приведенных выше математических расчетов также показаны сила реакции опоры, положение плоскости симметрии (поперечной вертикальной плоскости сечения), а также направление крутящих моментов 1 и М 2 в точкахисоответственно. На фиг. 8 в увеличенном виде в разрезе представлена конструкция шины-оболочки 5 по фиг. 3 (фрагмент верхней части фиг. 3). Шина-оболочка 5 выполнена из двух слоев, не 8 61742010.04.30 разъемно связанных между собой по всей площади обращенных друг к другу их поверхностей, при этом внутренний слой представляет собой герметичную резиновую оболочку 7, а наружный слой представляет собой шину 8, изготовленную из эластичной износоустойчивой резины, имеющую гладкую наружную поверхность по всей ее площади и разную толщину стенок. При этом в зонах 9 боковых стенок толщинанаименьшая, в зоне 10, обращенной к ободу колеса (на фиг. 8 не изображен),средняя и в зоне 11 наружной беговой части -наибольшая. Между внутренней оболочкой 7 и шиной 8 в зоне 10,обращенной к ободу колеса (на фиг. 8 не изображен), симметрично относительно продольной плоскости 12 симметрии колеса по всей длине окружности расположены и неразъемно присоединены по всей своей площади поверхности к внутренней оболочке 7 и шине 8 две кордовые ленты 13, выполненные из синтетического материала, упругость которого выше упругости материала внутренней оболочки 7 и шины 8. Внутренняя оболочка 7 наполнена газом под давлением 0,010 МПа 0,016 МПа. На фиг. 9 для иллюстрации приведенных выше математических расчетов схематично представлены напряжения, возникающие при обжатии обода упругой резиной. Заявляемый колесный движитель работает следующим образом. Колесо 1, как правило, выполняют в виде легкого колеса. В представленном на чертеже примере реализации, как уже было упомянуто выше, колесо 1 состоит из обода, опирающегося на ступицу посредством спиц 2, выполненных из трубы. В представленном на чертеже примере реализации колесо 1 содержит пять спиц 2. Обод представляет собой два бортовых кольца 3 из металлической трубы, соединенные между собой ложементами 4 из металлической трубы, сплющенной по торцам. Число ложементов 4 (пять ложементов) в данном примере реализации равно числу спиц 2 диска колеса. Шина-оболочка 5 большого диаметра выполнена в виде замкнутого герметичного тора. Шина-оболочка 5 состоит из неразъемно связанных между собой посредством вулканизации внутренней оболочки 7, изготовленной из герметичной упругой резины, и шины 8, изготовленной из эластичной износоустойчивой резины. Шина имеет гладкую наружную поверхность по всей ее площади. Толщину стенок выбирают с соблюдением следующего условия наименьшая в зонах 9 боковых стенок, средняя в зоне 10, обращенной к ободу колеса, и наибольшая в зоне 11 наружной беговой части. Между внутренней оболочкой 7 и шиной 8 в зоне 10 симметрично относительно продольной плоскости 12 симметрии колеса по всей длине окружности между внутренней оболочкой 7 и шиной 8 неразъемно присоединены две кордовые ленты 13 небольшой ширины из синтетического материала, упругость которого выше упругости материала внутренней оболочки 7 и шины 8. Ширину обода, а соответственно длину ложементов 4, выбирают в соответствии с расстоянием между кордовыми лентами, т.е., по существу, ширина обода определяется расстоянием между кордовыми лентами 13. Внутреннюю оболочку 7 наполняют газом под давлением, незначительно превышающим атмосферное давление, т.е. 0,010 МПа 0,016 МПа. Наименьший посадочный диаметр (2 посад.) обода колеса 1 (ложементов 4) превышает внутренний посадочный диаметр (2 оболочк.) шины-оболочки 5 настолько, что за счет внутреннего давленияв шине-оболочке 5 и упругих свойств резины, из которой изготовлены внутренняя оболочка 7 и шина 8, возникают силы трения, обеспечивающие зацепление шины-оболочки 5 на ободе и полную передачу крутящего момента Моб. от обода на шину-оболочку 5 во всем диапазоне его изменения, кроме близкого к максимальному М. При достижении М (с учетом наличия продольной по направлению движения силы реакции опоры реакции опоры продольная - на фигурах не обозначена) обод может проворачиваться в шине-оболочке 5, не нарушая при этом целостности конструкции. Диаметр(2 колец) боковых колец 3 обода превышает наименьший посадочный диаметр (2 посад.) обода колеса 1 (ложементов 4) на величину, обеспечивающую удержание шины-оболоч 9 61742010.04.30 ки 5 на ободе под действием внешних боковых сил боковое. Этот режим работы схематично изображен на фиг. 6 и будет рассмотрен ниже. Соотношение между упругими свойствами материала шины-оболочки 5, ее размерами и геометрией обода будут рассмотрены на примере транспортного средства сельскохозяйственного назначения, содержащего шесть заявляемых эластичных колесных движителей(трехосная машина), с полной массой полн.1400-2400 кг. С учетом приведенных выше особенностей колесного движителя и его основных составных частей, под воздействием заданной вертикальной статической нагрузки обеспечивается значительное уменьшение статического радиуса статич. движителя по отношению к его свободному (геометрическому) радиусу свободный. Диапазон изменения отношения статич. / свободный 0,75-0,9 достаточно велик и соответствует как диапазону давления в шине-оболочке 0,010-0,016 МПа,так и удельной массе транспортного средства. При этом высота рабоч. профиля шины остается достаточной для предотвращения контакта обода колеса (боковых колец 3) с опорной поверхностью под действием вертикальной статической и динамической нагрузок. С учетом того, что отношение статич. / свободный изменяется в диапазоне 0,75-0,9, происходит соответствующее уменьшению радиуса колесного движителя расширение беговой части шины-оболочки 5, обращенной к опорной поверхности и непосредственно с ней контактирующей, как в продольном, так, в значительной степени, и в поперечном направлениях, значительно увеличивается площадь пятна контакта шины-оболочки с опорной поверхностью, что позволяет значительно снизить удельное давление заявляемого колесного движителя и транспортного средства в целом на опорную поверхность, в частности на почву. При этом удельное давление на плоскую опорную поверхность по всему пятну контакта во всех его точках, за исключением области, непосредственно прилегающей к внешнему его контуру, остается одинаковым. За счет значительного снижения удельного давления на опорную поверхность и его равномерного распределения по всему пятну контакта, а также за счет высокой эластичности шины-оболочки значительно увеличивается площадь пятна контакта и уменьшается глубина образуемой колеи. Это, в свою очередь, уменьшает силу сопротивления качению движителя и увеличивает силу трения гладкой беговой части шины-оболочки с опорной поверхностью, соответствующим образом повышая проходимость транспортного средства и снижая разрушающее воздействие на поверхность почвы. В качестве минимального посадочного диаметра движителяпосад.2 посад. принимается наименьший диаметр окружности, огибающей обод колеса, который при прямолинейном движении остается неизменным (фиг. 5). При криволинейном движении (фиг. 6) возникает боковая сила реакции опоры реакции опоры, которая передается шиной-оболочкой 5 в точку ее контакта с боковым кольцом 3 обода . Возникает сила боковое, которая определяет сдвиг и возможный последующий сход шины-оболочки с обода колеса. Составляющая боковое, перпендикулярная плоскости продольного сечения 1 шины-оболочки 5 сдвига (на фигурах не обозначена), создает крутящий момент 1 вокруг точки К, стягивающий шину-оболочку 5 с обода, а составляющая растяжения (на фигурах не обозначена),расположенная в плоскости продольного сечения 1 к опорной поверхности, растягивает шину-оболочку 5. Посадочный диаметрпосад. движителя здесь определяется как линия замкнутого контура в плоскости продольного сечения 1 шины-оболочки 5,огибающего обод колеса. Термин диаметр здесь используется лишь в силу общепринятого употребления, поскольку по мере большего наклона плоскости продольного сечения 1 в положение 23 фигура, описываемая рассматриваемой замкнутой линией, растягиваясь в плоскости продольного сечения в большей степени в направлении опорной поверхности и в меньшей степени в поперечном направлении, все больше отличается от окружности, соответствующейпосад Размер посадочного диаметра изменяется от минимального, соответствующегопосад., до максимальногопосад., соответствующего моменту схода шины-оболочки 5 с обода колеса. По мере увеличения наклона плоскости 10 61742010.04.30 продольного сечения 1 шины-оболочки 5 возрастает сила сопротивления растяжению сопр., которая при неизменных физико-механических свойствах материала шиныоболочки 5, увеличивается с ростом посадочного диаметра. Чем больше диаметр бокового кольца 3 обода, а следовательно, чем большепосад. превышаетпосад., тем больше сила сопротивления растяжению сопр., удерживающая шину-оболочку 5 на колесе 1. Положение нижней точки бокового кольца 3 обода под действием на движитель максимально допустимой статической и динамической нагрузок не должно быть близким к опорной поверхности настолько, чтобы становился возможным удар колеса 1 о препятствие на опорной поверхности определенной величины при его огибании эластичной поверхностью беговой части шины-оболочки 5. Данные особенности выполнения шины-оболочки (двухслойность, различные значения упругости материала, из которого изготовлены разные слои, разная толщина внешнего слоя - шины 8, в различных зонах 9, 10, 11 шины-оболочки 5 и т.д.), а также упомянутые выше особенности выбора посадочных и иных размеров отдельных конструктивных элементов колеса 1 обеспечивают удержание шины-оболочки 5 на колесе 1,как в случае сил, направленных параллельно плоскости 12 симметрии колесного движителя, так и в случае боковых нагрузок, т.е. сил, направленных перпендикулярно плоскости 12 симметрии колесного движителя. При этом наличие кордовых лент 13 в шине-оболочке 5,упругость материала которых выше упругости материала внутренней оболочки 7 и шины 8, и между которым зафиксирован обод колеса 1, еще больше стабилизирует положение шины-оболочки 5 на ободе колеса 1 и позволяет удерживать всю конструкцию в симметричном относительно плоскости 12 положении даже при воздействии внешних боковых сил боковое, меньших, чем силы реакции опоры реакции опоры. В случае, когда боковые силы боковое превышают силы реакции опоры реакции опоры, происходит смещение относительного положения шины-оболочки 5 и колеса 1 в зоне контакта с опорной поверхностью (фиг. 6). Однако описанные выше конструктивные особенности колесного движителя не только препятствуют съему шины оболочки 5 с колеса 1, но и способствуют возврату шины-оболочки 5 в заданное положение при снятии воздействия боковых сил. Таким образом, заявляемый эластичный колесный движитель может быть с высокой эффективностью использован в легких транспортных средствах любого назначения, для которых критическим является удельное давление транспортного средства на опорную поверхность. Примером реализации такого движителя является конструкция сельскохозяйственного колеса модели КСхШО с шиной-оболочкой сверхнизкого давления модели БелОШ-1 для машин комплекса агротехнических средств РОСА разработки ООО Агромашресурс. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 13