Гусеничная машина

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Гусеничная машина, содержащая корпус, ходовую часть, включающую охватываемые гусеничными цепями опорные катки, направляющие колеса с кривошипами и гидравлическими механизмами натяжения гусеничных цепей, и ведущие звездочки, гидропневматическую подвеску, включающую гидропневматические рессоры с амортизаторами, систему стабилизации положения корпуса машины, отличающаяся тем, что система стабилизации положения корпуса гусеничной машины выполнена в виде гидроцилиндров слива и закачки с поршнями, образующими две полости в каждом гидроцилиндре, и трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика дифферента корпуса гусеничной машины для каждой крайней рессоры, и одного на машину двухпозиционного гидрораспределителя, гидравлическая полость крайней рессоры заперта гидрозамком с управляющей полостью, связанной с баком в первой позиции двухпозиционного гидрораспределителя и насосом во второй позиции этого гидрораспределителя, полость гидроцилиндра закачки, поршень со стороны которой подпружинен, связана с полостью гидроцилиндра слива и гидравлической полостью рессоры при второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя, вторая полость этого гидроцилиндра связана с баком во второй и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя и насосом в первой позиции трехпозиционного и второй позиции двухпозиционного гидрораспределителей, а вторая полость гидроцилиндра слива, поршень со стороны которой подпружинен, связана с баком при второй позиции трехпозиционного гидрораспределителя и насосом при первой и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя и второй позиции двухпозиционного гидрораспределителей. 398 Полезная модель относится к транспортному машиностроению, преимущественно к гусеничным транспортным машинам с гидропневматической подвеской опорных катков. Известна гусеничная машина, содержащая корпус, ходовую часть, включающую охватываемые гусеничными цепями опорные катки, направляющие колеса с кривошипами и гидравлическими механизмами натяжения гусеничных цепей, и ведущие звездочки, гидропневматические рессоры с амортизаторами 1. Гидропневматическая подвеска известной гусеничной машины обеспечивает высокие показатели плавности хода. Нагруженность элементов ходовой части известной машины находится в допустимых пределах. Соответственно высока их надежность и долговечность. При движении гусеничной машины по трассе с неровной опорной поверхностью существенно увеличивается энергия колебаний, превращаемая амортизаторами рессор в тепло, в результате чего рабочая жидкость и газ рессор нагреваются. При нагревании и расширении газа и жидкости увеличивается дорожный просвет машины и соответственно давление в рабочих полостях рессор и механизмов натяжения гусеничных цепей. Это приводит к увеличению нагруженности элементов ходовой части, снижению надежности и долговечности их. Известна гусеничная машина, содержащая корпус, ходовую часть, включающую охватываемые гусеничными цепями опорные катки, направляющие колеса с кривошипами и гидравлическими механизмами натяжения гусеничных цепей, и ведущие звездочки, гидропневматическую подвеску, включающую гидропневматические рессоры с амортизаторами, систему стабилизации положения корпуса машины 2. Гидропневматическая подвеска известной машины оснащена системой стабилизации положения корпуса,обеспечивающей слив и закачку жидкости из рабочих полостей средних по борту рессор в бак гидросистемы при изменении положения корпуса вследствие изменения теплового состояния жидкости и газа рессор. В системе стабилизации положения корпуса используются датчики положения корпуса, установленные на средних опорных катках. В известной гусеничной машине при увеличении дорожного просвета вследствие нагревания и расширения жидкости и газа рессор производится слив жидкости из рабочих полостей средних рессор и закачка ее обратно при охлаждении жидкости и газа. В результате изменения объема жидкости изменяются нагрузочные характеристики средних рессор и корректируется положение корпуса машины. Недостатком известной конструкции является то, что она не обеспечивает горизонтального положения корпуса при движении гусеничной машины по неровной трассе. Этот недостаток наиболее существенно проявляется при работе с технологическим оборудованием (например, специальным крановым) на ходу. Задачей, решаемой полезной моделью, является обеспечение горизонтального положения корпуса машины при движении. Решение поставленной задачи достигается тем, что в гусеничной машине, содержащей корпус, ходовую часть, включающую охватываемые гусеничными цепями опорные катки, направляющие колеса с кривошипами и гидравлическими механизмами натяжения гусеничных цепей, и ведущие звездочки, гидропневматическую подвеску, включающую гидропневматические рессоры с амортизаторами, систему стабилизации положения корпуса машины, система стабилизации положения корпуса гусеничной машины выполнена в виде гидроцилиндров слива и закачки с поршнями, образующими две полости в каждом гидроцилиндре, и трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика дифферента корпуса гусеничной машины для каждой крайней рессоры, и одного на машину двухпозиционного гидрораспределителя, гидравлическая полость крайней рессоры заперта гидрозамком с управляющей полостью,связанной с баком в первой позиции двухпозиционного гидрораспределителя и насосом во второй позиции этого гидрораспределителя, полость гидроцилиндра закачки, поршень со стороны которой подпружинен,связана с полостью гидроцилиндра слива и гидравлической полостью рессоры при второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя, вторая полость этого гидроцилиндра связана с баком во второй и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя и насосом в первой позиции трехпозиционного и второй позиции двухпозиционного гидрораспределителей, а вторая полость гидроцилиндра слива, поршень со стороны которой подпружинен, связана с баком при второй позиции трехпозиционного гидрораспределителя и насосом при первой и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя и второй позиции двухпозиционного гидрораспределителей. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают стабильное положение корпуса машины в продольно-вертикальной плоскости при движении по трассе с неровной опорной поверхностью. При наезде катков на неровности производится слив жидкости из гидравлических полостей рессор крайних катков, при съезде катков с неровностей - закачка жидкости в гидравлические полости рессор. Исключение продольно-угловых колебаний корпуса машины позволяет обеспечить возможность работы технологического оборудования на ходу, сохранность перевозимых грузов при работе машины в транспортном исполнении. Применение для изменения объема гидравлической полости каждой рессоры двух дополнительных гидроцилиндров с поршнями позволит обеспечить герметичность рабочих полостей крайних рессор и в связи с этим стабильность положения корпуса машины на стоянке без применения дополнительных сложных систем с обратной связью для поддержания начального положения корпуса машины. Кроме того, отличительные признаки предлагаемого решения обеспечивают возможность принудительного 2 398 включения активного и пассивного режимов работы подвески, что сохранит ресурс работы насосного агрегата машины. На чертеже представлена схема гидравлической системы стабилизации положения корпуса гусеничной машины. Гусеничная машина включает корпус 1, на котором установлены гидропневматические рессоры 2 с гидравлическими 3 и пневматическими 4 полостями, разделенными эластичными диафрагмами. Гидравлическая полость 3 каждой рессоры 2 ограничена поршнем со штоком, на котором установлен опорный каток 5. Гидравлические полости 3 рессор 2 оснащены амортизаторами 6. В гусеничных транспортных машинах амортизаторы 6 устанавливаются, как правило, в рессорах первых, вторых и задних опорных катков. Гусеничные цепи 7 каждого борта охватывают опорные катки 5, натяжные 8 и ведущие 9 колеса. Для натяжения гусеничных цепей 7 каждого борта гусеничная машина оснащена гидравлическими механизмами натяжения, включающими один на борт гидроцилиндр 10, поршень которого, образующий две полости 11, 12, кинематически связан с натяжным колесом 8. Полости 11 и 12 гидроцилиндров 10 обоих бортов гидравлически связаны. Для установки корпуса машины в положение Номинальный дорожный просвет, натяжения гусеничных цепей 7 гусеничная машина оснащена задающим устройством 13, обеспечивающим связь полостей 3, 11, 12 с насосом 14 и баком 15 гидросистемы машины. Система стабилизации положения корпуса гусеничной машины выполнена в виде блока гидроагрегатов для каждой крайней рессоры 2, включающего гидроцилиндры слива 16 и закачки 17 с поршнями 18, 19, образующими полости 20, 21 в гидроцилиндрах слива 16 и полости 22, 23 в гидроцилиндрах закачки 17, трехпозиционного гидрораспределителя 24 с электромагнитным управлением по сигналу датчика 27 дифферента корпуса 1 гусеничной машины, и одного на машину двухпозиционного гидрораспределителя 28. В гидроцилиндре слива 16 поршень 18 подпружинен пружиной 29 со стороны полости 20, а в гидроцилиндре закачки 17 поршень 19 подпружинен пружиной 30 со стороны полости 23. Гидравлическая полость 3 каждой крайней рессоры 2 заперта гидрозамком 31. Управляющая полость каждого гидрозамка 31 связана через двухпозиционный гидрораспределитель 28 с баком 15 в первой позиции и насосом 14 во второй позиции данного гидрораспределителя. Полость 20 каждого гидроцилиндра слива 16 связана в первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя 24 с полостью 22 гидроцилиндра закачки 17 и насосом 14 во второй позиции данного гидрораспределителя - с полостью 22 гидроцилиндра закачки 17 и сливом в бак 15 в третьей позиции трехпозиционного гидрораспределителя 24 - с насосом 14. В цепи гидролиний слива из полостей 20, 22 установлены нагрузочные дроссели 32. Полость 21 гидроцилиндра слива 16 связана с полостью 23 гидроцилиндра закачки 17 и при второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя 28 и включенном насосе 14 с гидравлической полостью 3 крайней рессоры 2. В напорной магистрали насоса 14 установлен предохранительный клапан 32. Гусеничная машина работает следующим образом. Установка корпуса 1 гусеничной машины в положение Номинальный дорожный просвет производится при стоянке машины на ровной площадке. Включается насос 14 и задающее устройство 13 обеспечивает связь полостей 3 рессор 2, полостей 11, 12 гидроцилиндров 10 с насосом 14 и сливом в бак 15 согласно штатному алгоритму. Одновременно, при включении насоса 14 подается напряжение на катушку электромагнита двухпозиционного гидрораспределителя 28 и его золотник переводится во вторую позицию. Открываются гидрозамки 31. Подается напряжение на катушки электромагнитов 26 трехпозиционных гидрораспределителей 24 и золотники этих гидрораспределителей переводятся в третью позицию. Полости 20 гидроцилиндров слива 16 соединяются с напорной магистралью насоса 14 и поршни 18 под действием пружин 29 занимают исходное положение (объем полостей 21 минимальный). Полости 23 гидроцилиндров закачки соединяются со сливом в бак 15 и поршни 19 также занимают исходное положение (объем полостей 22 минимальный). После выполнения операций по установке корпуса 1 машины в положение Номинальный дорожный просвет включается привод насоса 14, обесточиваются катушки электромагнитов двухпозиционного гидрораспределителя 28 и 26. Золотник двухпозиционного гидрораспределителя 28 возвращается в первую позицию, а трехпозиционных гидрораспределителей 24 - во вторую. Гидрозамки 31 закрываются, полости 20, 22 соединяются со сливом в бак 15. Работа подвески в пассивном режиме аналогична работе аналога 1. При работе подвески в активном режиме включается насос 15, подается напряжение на катушки электромагнитов двухпозиционного гидрораспределителя 28 и 26. Золотник двухпозиционного гидрораспределителя 28 переводится во вторую позицию, а трехпозиционных гидрораспределителей 24 - в третью. Открываются гидрозамки 31. Следует иметь в виду, что наиболее интенсивными колебаниями гусеничной машины являются продольно-угловые, совершаемые корпусом 1 с относительно низкой частотой и высокой амплитудой. Амплитуды вертикальных и поперечно-угловых колебаний корпуса гусеничной машины относительно невелики и со 3 398 временная гидропневматическая подвеска позволяет снизить воздействие этих колебаний до допустимого уровня при работе в пассивном режиме. Сигналом является превышение угла наклона корпуса 1 некоторого допустимого значения, регистрируемого датчиком 27 дифферента корпуса 1 гусеничной машины. При наезде передних опорных катков 5 на неровность передняя часть корпуса 1 начинает подниматься. При достижении угла наклона корпуса 1 назад некоторого установочного значения датчик 27 срабатывает и подает сигнал на блок управления (не показан). Блок управления подает команду, при которой у трехпозиционных гидрораспределителей 24 передних рессор 2 обесточиваются катушки электромагнитов 26, и золотники трехпозиционных гидрораспределителей 24 этих рессор 2 возвращаются во вторую позицию. У трехпозиционных гидрораспределителей 24 задних рессор 2 обесточиваются катушки электромагнитов 26 и включаются электромагниты 25. Золотники трехпозиционных гидрораспределителей 24 задних рессор 2 переводятся в первую позицию. Жидкость из полостей 3 передних рессор 2 поступает в полости 21 гидроцилиндров слива 16, поршни 18 перемещаются и жидкость из полостей 20 поступает на слив в бак 15. Одновременно жидкость от насоса 14 поступает в полости 22 гидроцилиндров закачки 17 задних рессор 2, поршни 19 этих гидроцилиндров перемещаются и жидкость из полостей 23 поступает в полости 3 задних рессор 2. Нагрузочные дроссели 32 выравнивают расходы жидкости по магистралям слива и закачки. Предохранительный клапан 33 разгружает насос 14 при переключении трехпозиционных гидрораспределителей 24. При сливе необходимого объема рабочей жидкости из полостей 3 передних рессор 2 и закачке жидкости в полости 3 задних рессор 2 корпус машины выравнивается. При работе подвески в активном режиме пневматические полости 4 рессор 2 выполняют свою основную функцию, обеспечивая снижение динамической нагруженности агрегатов гусеничной машины и основного технологического оборудования. При съезде передних опорных катков с неровностей нос машины начинает опускаться, а корма подниматься. При достижении угла наклона корпуса вперед установочного значения датчик 27 дифферента корпуса 1 гусеничной машины срабатывает и подает сигнал на блок управления (не показан). Блок управления подает команду, при которой включаются электромагниты 25 трехпозиционных гидрораспределителей 24 передних рессор 2 и обесточиваются электромагниты 25 трехпозиционных гидрораспределителей 24 задних рессор 2. Золотники трехпозиционных гидрораспределителей 24 передних рессор 2 переводятся в первую позицию, а трехпозиционных гидрораспределителей 24 задних рессор 2 возвращаются во вторую. При положении золотников трехпозиционных гидрораспределителей 24 передних рессор 2 в первой позиции рабочая жидкость от насоса 14 поступает в полости 20, 22 гидроцилиндров слива 16 и закачки 17 передних рессор 2, поршни 18, 19 перемещаются и жидкость из полостей 21, 23 поступает в полости 3 передних рессор 2. Одновременно, при положении золотников трехпозиционных гидрораспределителей 24 задних рессор 2 во второй позиции жидкость из полостей 3 задних рессор 2 поступает в полости 21, 23 гидроцилиндров слива 16 и закачки 17, а из полостей 20, 22 этих гидроцилиндров на слив в бак 15. При закачке необходимого объема рабочей жидкости в полости передних рессор 2 и сливе аналогичных объемов из полостей 3 задних рессор 2 корпус 1 гусеничной машины выравнивается. Таким образом, при движении гусеничной машины по неровной трассе обеспечивается стабильное положение корпуса гусеничной машины за счет принудительного изменения объемов гидравлических полостей 3 крайних рессор 2 по сигналу датчика 27 дифферента корпуса 1 гусеничной машины. При выключении активного режима работы подвески включают электромагниты 26 трехпозиционных гидрораспределителей 24 передних и задних рессор 2. Золотники этих гидрораспределителей переводятся в третью позицию. Жидкость от насоса 14 поступает в полости 20 гидроцилиндров слива 16 и сливается из полостей 22 гидроцилиндров закачки 17. Поршни 18, 19 под действием перепада давлений и пружин 29, 30 занимают исходное положение. Далее золотник двухпозиционного гидрораспределителя 28 возвращается в первую позицию, гидрозамки 31 запираются, насос 14 выключается, обесточиваются электромагниты 26 и золотники трехпозиционных гидрораспределителей 24 переключаются во вторую позицию, соединяя полости 20, 22 со сливом в бак 15. Подвеска начинает работать в пассивном режиме. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает при движении гусеничной машины по трассе с неровной опорной поверхностью стабильное положение корпуса 1 гусеничной машины, исключает продольно-угловые колебания его. Это в свою очередь позволяет обеспечить работу технологического оборудования при движении машины, сохранность перевозимых грузов при работе машины в транспортном исполнении. Применение для изменения гидравлических полостей 3 крайних рессор 2 дополнительных гидроцилиндров 16, 17 позволяет обеспечить герметичность рабочих полостей 3 крайних рессор 2, стабильность положения корпуса 1 гусеничной машины на стоянке без применения сложных систем с обратной связью для поддержания исходного положения корпуса 1 гусеничной машины. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4