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 одного на рессору цилиндра компенсации с двумя гидравлическими полостями - компенсационной и сливной, разделенными поршнем, одного на систему стабилизации положения корпуса трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика давления механизмов натяжения гусеничных цепей, и сумматора потоков, состоящего из цилиндрического корпуса с двумя подводящими каналами на образующей цилиндрической поверхности и двумя отводящими каналами с дросселями на торцевых поверхностях, а также плунжера, три кулачка которого образуют четыре полости, две внутренние, образованные между периферийными и центральным кулачками, и две торцевые - между периферийными кулачками и корпусом,каждая внутренняя полость связана попарно с торцевой посредством канала внутри плунжера, а внутренняя кромка каждого периферийного кулачка частично перекрывает одно из подводящих отверстий, при этом 343 компенсационная полость каждого цилиндра компенсации связана с гидравлической полостью данной рессоры, а сливные полости цилиндров компенсации, соединенные между собой для рессор передней и задней групп, заперты гидрозамками, управляющие полости которых связаны через трехпозиционный гидрораспределитель с насосом в первой позиции данного гидрораспределителя и баком гидросистемы машины во второй и третьей позициях его, и связаны с соответствующими подводящими каналами сумматора потоков при первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя, а отводящие каналы сумматора потоков связаны гидролиниями с обратными клапанами с баком гидросистемы машины при первой и второй позициях трехпозиционного гидрораспределителя. 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 корректировка положения корпуса за счет изменения объема жидкости в рабочих полостях средних рессор приводит к перегрузке крайних блоков подвески и соответственно к снижению надежности и долговечности элементов ходовой части. Также следует учесть,что для равномерного распределения нормальных нагрузок по опорным каткам каждого борта, получения стабильных характеристик подвески заправка рабочих объемов рессор жидкостью производится при стоянке машины на ровной площадке. Корректировка объемов жидкости в рабочих полостях рессор при динамическом нагружении опорных катков приведет к различию нагрузочных характеристик рессор одного борта, перегрузке отдельных блоков подвески, снижению надежности и долговечности элементов ходовой части. Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности и долговечности элементов ходовой части. 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 машины выполнена в виде одного на рессору цилиндра компенсации с двумя гидравлическими полостями - компенсационной и сливной, разделенными поршнем, одного на систему стабилизации положения корпуса трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика давления механизмов натяжения гусеничных цепей,и сумматора потоков, состоящего из цилиндрического корпуса с двумя подводящими каналами на образую 2 343 щей цилиндрической поверхности и двумя отводящими каналами с дросселями на торцевых поверхностях, а также плунжера три кулачка которого образуют четыре полости, две внутренние, образованные между периферийными и центральным кулачками, и две торцевые между периферийными кулачками и корпусом, каждая внутренняя полость связана попарно с торцевой посредством канала внутри плунжера, а внутренняя кромка каждого периферийного кулачка частично перекрывает одно из подводящих отверстий, при этом компенсационная полость каждого цилиндра компенсации связана с гидравлической полостью данной рессоры, а сливные полости цилиндров компенсации, соединенные между собой для рессор передней и задней групп,заперты гидрозамками, управляющие полости которых связаны через трехпозиционный гидрораспределитель с насосом в первой позиции данного гидрораспределителя и баком гидросистемы машины во второй и третьей позициях его, и связаны с соответствующими подводящими каналами сумматора потоков при первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя, а отводящие каналы сумматора потоков связаны гидролиниями с обратными клапанами с баком гидросистемы машины при первой и второй позициях трехпозиционного гидрораспределителя. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают компенсацию теплового расширения жидкости и газа рессор за счет изменения объема гидравлической полости рессоры в соответствии с тепловым состоянием ее посредством слива одинаковых объемов жидкости из гидравлических полостей цилиндров компенсации рессор передней и задней групп, поддержание равномерного характера распределения нагрузок по опорам ходовой части и повышение надежности и долговечности элементов ходовой части 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. 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 и 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 1 включает один на каждую рессору 2 цилиндр компенсации 16 с двумя гидравлическими полостями - компенсационной 17 и сливной 18, разделенными поршнем 19. Компенсационная полость 17 цилиндра компенсации 16 связана с гидравлической полостью 3 рессоры 2 гидролинией, в цепи которой установлен дроссель 20. Число цилиндров компенсации 16 для передней и задней групп рессор 2 одинаково. Сливные полости 18 гидравлически связаны между собой для цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп и заперты гидрозамками 21. Управляющие полости гидрозамков 21 связаны через трехпозиционный гидрораспределитель 22 с электромагнитным управлением посредством электромагнитов 23, 24 с насосом 14 в первой позиции его и баком 15 гидросистемы машины во второй и третьей позициях. Гидрораспределитель 22 управляется по сигналу датчика давления 25 механизма натяжения гусеничных цепей 7, включенного в полости 11 гидроцилиндров 10. Для слива одинаковых объемов жидкости из сливных полостей 18 цилиндров компенсации 16 система стабилизации положения корпуса оснащена сумматором потоков, состоящим из цилиндрического корпуса 26 с подводящими каналами 27, 28 на образующей цилиндрической поверхности, и двумя отводящими каналами 29, 30 с дросселями на торцевых поверхностях корпуса 26. Сумматор потоков оснащен плунжером 31, три кулачка 32, 33, 34 которого образуют четыре полости, две внутренние 35, 36, образованные между периферийными 32, 34 и центральным 33 кулачками, и две торцевые 37, 38 - между периферийными кулачками 32,34 и корпусом 26. Внутренняя полость 35 связана с торцевой 37 каналом 39 в плунжере 31, а полость 36 связана с полостью 38 каналом 40. Внутренние кромки периферийных кулачков 32, 34 частично перекрывают подводящие каналы 27, 28. Сливные полости 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп связаны с подходящими каналами 27, 28 сумматора потоков при первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя 22 и гидролиниями с обратными клапанами 41, 42 с насосом 14 при третьей позиции данного гидрораспределителя. Отводящие каналы 29, 30 сумматора потоков связаны гидролиниями с обратными клапанами 43, 44 с баком 15 гидросистемы машины при первой и второй позициях трехпозиционного гидрораспределителя 22. Гусеничная машина работает следующим образом. Установка корпуса 1 гусеничной машины в положение Номинальный дорожный просвет производится при стоянке машины на ровной площадке. Этим достигается закачка в полости 3 всех рессор 2 одинаковых объемов жидкости и равномерное распределение нагрузок по опорам ходовой части гусеничной машины. 3 343 При проведении этих операций задающее устройство 13 соединяет полости 3 рессор 2 и 11, 12 гидроцилиндров 10 с насосом 14 и баком 15. Одновременно с этим включается электромагнит 24, переводящий золотник трехпозиционного гидрораспределителя 22 в третью позицию. Жидкость от насоса 14 поступает через трехпозиционный гидрораспределитель 22 в третьей позиции его в сливные полости 18 цилиндров компенсации 16,открывая при этом обратные клапаны 41, 42 и гидрозамки 21. Обратные клапаны 43, 44 запирают отводящие каналы 29, 30 сумматора потоков. При поступлении жидкости в сливные полости 18, поршни 19 перемещаются, вытесняя жидкость из компенсационных полостей 17 в гидравлические полости 3 рессор 2. При достижении поршнями 19 исходного положения (объем полости 17 минимально возможный) катушки электромагнита 24 обесточиваются и золотник гидрораспределителя 22 возвращается во вторую позицию,гидрозамки 21 закрываются. Насос 14 выключается. Задающее устройство 14 запирает гидравлические полости 3 рессор 2, полости 11, 12 гидроцилиндров 10 механизма натяжения гусеничных цепей 7. При движении гусеничной машины по трассе с неровной опорной поверхностью опорные катки 5 перемещаются относительно корпуса 1. Газ полостей 4 сжимается, снижая динамическую нагруженность элементов ходовой части. В рессорах 2, оснащенных амортизаторами 6, жидкость прокачивается через калиброванные отверстия амортизаторов 6 и нагревается. При нагревании жидкости увеличивается температура газа и его объем. Корпус 1 машины поднимается (всплывает). Подъем корпуса машины ограничивают гусеничные цени 7. В результате нагревания жидкости и газа рессор 2 увеличивается натяжение гусеничных цепей 7, давление в рабочих полостях 3 рессор 2, оснащенных амортизаторами 6. При достижении усилием натяжения гусеничных цепей 7 порогового значения, заданного регулировкой датчика давления 25, он срабатывает. По сигналу датчика давления 25 включается насос 14, подается напряжение на катушку электромагнита 23 и золотник гидрораспределителя 22 переводится во вторую позицию,соединяя управляющие полости гидрозамков 21 с насосом 14. Гидрозамки 21 открываются. Жидкость из сливных полостей 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп поступает к подводящим каналам 27, 28 сумматора потоков, и далее через полости 35, 36, каналы 39, 40 в полости 37, 38. Из полостей 37, 38 жидкость, открывая клапаны 43, 44, через трехпозиционный гидрораспределитель 22 в первой позиции его поступает на слив в бак 15. Дроссели каналов 29, 30 с низкой проводимостью ограничивают расход жидкости через эти каналы. При разных расходах рабочей жидкости из сливных полостей 18,вызываемых разностью давлений рабочей жидкости в полостях 3 рессор 2 передней и задней групп, возникает разность давлений в торцевых полостях 37, 38 сумматора потоков. Под действием этой разности (например, давление в полостях 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней группы выше давления в полостях 18 рессор 2 задней группы) плунжер 31 перемещается в сторону полости с меньшим давлением (в данном случае 38). При этом внутренняя кромка периферийного кулачка (в данном примере 32) со стороны полости с большим давлением (в данном примере 37) уменьшает площадь подводящего канала (в данном примере 27) этой полости (37). Внутренняя кромка периферийного кулачка (в данном примере 34) со стороны полости с меньшим давлением (38) увеличивает площадь подводящего канала (в данном примере 28). Сумматор потоков обеспечивает слив одинаковых объемов жидкости из полостей 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп. При сливе таким образом равных объемов рабочей жидкости из полостей 18 объем полостей 17 увеличивается, компенсируя тепловое расширение жидкости и газа. Давление в полости механизма натяжения гусеничных цепей 7 уменьшается до допустимых пределов и датчик давления 25 прекращает подачу сигнала. Катушка электромагнита 23 обесточивается, золотник трехпозиционного гидрораспределителя 22 возвращается во вторую позицию, насос 14 выключается, гидрозамки 21 закрываются. После стабилизации положения корпуса 1 за счет увеличения объема гидравлических полостей 3 рессор 2 посредством подключения пневматических полостей 17 цилиндров компенсации 16 поршни 19 занимают промежуточное положение. При соединении полостей 18 цилиндров компенсации 16 внутри группы рессор 2 давление в них выравнивается, т.е. вводится гидробалансирная связь, исключающая перегрузку отдельных рессор 2. Обеспечивается равномерное распределение нагрузок по опорам ходовой части, повышается надежность работы и долговечность элементов ходовой части. Слив одинаковых объемов жидкости из полостей 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп обеспечивает горизонтальное положение корпуса машины без дифферента на нос либо корму. Наличие дросселей 20 между полостями 3 и 17 уменьшает влияние гидробалансирной связи между соседними рессорами 2 одной группы при динамическом нагружении опорных катков 5, что способствует сохранению нагрузочных характеристик рессор 2. При охлаждении жидкости и газа рессор 2 объемы их пневматических полостей 4 уменьшаются, корпус машины опускается. При уменьшении натяжения гусеничных цепей 7 ниже пределов, заданных регулировкой датчика давления 25, он срабатывает. По сигналу датчика давления 25 подается напряжение на катушку электромагнита 24 и золотник трехпозиционного гидрораспределителя 22 переводится в третью позицию. Включается насос 14. Жидкость от насоса 14 через трехпозиционный гидрораспределитель 22, открывая гидрозамки 21, поступает в полости 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп. Поршни 19 перемещаются и жидкость из компенсационных полостей 17 поступает в полости 3 рессор 2. 343 После стабилизации положения корпуса 1 датчик 25 прекращает подачу сигнала, катушка электромагнита 24 обесточивается и золотник трехпозиционного гидрораспределителя 22 возвращается во вторую позицию. Насос 14 выключается, гидрозамки 21 закрываются. При дальнейшем изменении теплового состояния жидкости и газа рессор 2 система стабилизации положения корпуса работает, как описано выше. При возвращении машины на базу трехпозиционный гидрораспределитель 22 переводится в третью позицию, включается насос 14 и производится полная закачка жидкости вполости 18 цилиндров компенсации 16, как описано выше. Суммарный объем гидравлических 3 и 17 полостей уменьшается до конструктивного объема гидравлических полостей 3. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежности работы и долговечности элементов ходовой части за счет равномерного распределения нормальных нагрузок по опорным каткам гусеничной машины, достигаемого дозированным изменением объемов гидравлических полостей в рессорах при изменении теплового состояния их. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.