Колесный нагружатель

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Михайлов Валерий Валерианович Альгин Владимир Борисович Дыко Геннадий Александрович Сорочан Владимир Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Колесный нагружатель, содержащий балластные грузы, равнорасположенные по окружности диска колеса и снабженные фиксаторами их углового положения, отличающийся тем, что каждый балластный груз выполнен в виде несимметричного грузового сектора, ограниченного тремя поверхностями - наружной, образованной дугой окружности, концентричной дуге окружности диска, и двумя боковыми - прямолинейной и криволинейной, при этом упомянутые грузовые секторы установлены с возможностью поворота на соответствующих осях, закрепленных на диске колеса и равноудаленных от оси его вращения, и связаны между собой упругими элементами. 2. Колесный нагружатель по п. 1, отличающийся тем, что наружные поверхности грузовых секторов снабжены протекторами.(56) 1. А.с. СССР 1020260, 1983. 2. Амельченко П.А., Шнейсер Б.Я., Шабуня .Г. Агрегатирование тракторов Беларусь Учеб. пособие. - Минск Ураджай. - 1993. - С. - 302. 3. Патент 1406543 , 1975. Полезная модель относится к конструкциям съемных нагружателей колес самоходных машин и может использоваться для повышения силы тяги в условиях плохого сцепления поверхности колес с грунтом. Одним из основных приемов уменьшения буксования является снижение удельного давления в зоне контакта шины с опорной поверхностью. Известна конструкция колеса для транспортного средства, содержащая обод, смонтированную на нем покрышку, включающую боковины и протектор и образующую с ободом полость, элемент для разделения упомянутой полости на две кольцевые части,выполненный из нерастяжимого прорезиненного корда и закрепленный на боковинах, и средство для сообщения полости с источником сжатого воздуха 1. При увеличении буксования перераспределяют давление в различных полостях шины,при этом площадь контакта увеличивается. Это уменьшает удельное давление на опорную поверхность и снижает буксование. Недостатком известного колеса является ограниченная возможность регулирования ширины протектора. Такие устройства могут применяться преимущественно для транспортных переездов с незначительным тяговым сопротивлением. Существенного снижения удельного давления при эксплуатации машин на деформируемых грунтах, влажных и рыхлых почвах, в том числе и в зимний период, возможно добиться также использованием полугусеничного хода 2. Обычно он включает две резино-металлические гусеницы и два комплекта натяжных устройств. Гусеница представляет собой замкнутую цепь, охватывающую ведущие колеса трактора и дополнительные натяжные колеса полугусеничного хода. Каждая гусеница состоит из двух резинотканевых лент с закрепленными на них стальными почвозацепами. Часть почвозацепов со стороны, обращенной к колесам, снабжена специальными бобышками для взаимодействия с поверхностью шины ведущего колеса трактора и уменьшения буксования ведущих колес в гусенице. Подвеска натяжных роликов колес обеспечивает перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что, в свою очередь, обеспечивает возможность регулировки натяжения гусениц, а также плавности хода. Управление трактором на полугусеничном ходу осуществляется поворотом передних направляющих колес. В случае отсутствия потребности в использовании полугусеничный ход демонтируется. Несмотря на относительно низкое удельное давление, данная конструкция не обеспечивает значительного нагружения ходовой части в зависимости от условий эксплуатации,в частности величины буксования. Для догрузки колес самоходной колесной машины путем обеспечения рационального распределении массы трактора по ведущим мостам в различных эксплуатационных условиях, а также повышения устойчивости применяют балластные грузы в требуемом количестве 1. Балластные грузы монтируются на специальном кронштейне ходовой части. Использование балластных грузов, в том числе и при работе с высокими тяговыми нагрузками, позволяет в какой-то степени повысить тягово-сцепные качества. К недостаткам указанной конструкции следует отнести отсутствие возможности плавного регулирования динамических параметров движителей во время буксования машины. Наиболее близким аналогом к заявляемой конструкции колесного нагружателя является конструкция 3. 2 66642010.10.30 Нагружатель включает три идентичных сегмента с двумя внутренними и одной наружной кромками, расположенными неподвижно по окружности на диске колеса. Сегменты соединены между собой внутренними кромками и прикреплены к торцевой поверхности диска фиксаторами таким образом, что наружная поверхность диска концентрична наружным криволинейным поверхностям (кромкам) сегментов. Каждый сегмент, в свою очередь, имеет отверстия для крепления другого ряда сегментов и более значительного увеличения суммарного веса балласта колеса. Этой конструкции также присущи вышеотмеченные недостатки, хотя она позволяет дискретно регулировать момент инерции колес и таким образом частично реагировать на изменение частоты вращения колес, и препятствовать срыву колеса в буксование. Задачей полезной модели является возможность осуществления дополнительного радиального нагружения колеса и одновременно плавного регулирования инерционных параметров колеса для снижения буксования. Поставленная задача решена тем, что в колесном нагружателе, содержащем балластные грузы, равнорасположенные по окружности диска колеса и снабженные фиксаторами их углового положения, при этом, согласно техническому решению, каждый балластный груз выполнен в виде несимметричного грузового сектора, ограниченного тремя поверхностями - наружной, образованной дугой окружности, концентричной дуге окружности диска, и двумя боковыми - прямолинейной и криволинейной, при этом упомянутые грузовые секторы установлены с возможностью поворота на соответствующих осях, закрепленных на диске колеса и равноудаленных от оси его вращения, и связаны между собой упругими элементами. Наружные поверхности грузовых секторов могут быть снабжены протекторами для увеличения сцепления колес с опорной поверхностью. На фиг. 1 изображен колесный нагружатель в статике. На фиг. 2 - колесный нагружатель в условиях недостаточного сцепления колеса с опорной поверхностью. На фиг. 3 представлена экспериментально полученная запись буксования левого ведущего колеса, движущегося по опорной поверхности с коэффициентом сцепления 0,35(первое испытание дифференциальный привод ведущих колес трогание и разгон). На фиг. 4 - то же для правого ведущего колеса, движущегося по опорной поверхности с коэффициентом сцепления 0,60. На фиг. 5 представлена экспериментально полученная запись буксования левого ведущего колеса, оснащенного колесным нагружателем, движущегося по опорной поверхности с коэффициентом сцепления колеса 0,35 (второе испытание дифференциальный привод ведущих колес трогание и разгон). На фиг. 6 - то же для правого ведущего колеса, движущегося по опорной поверхности с коэффициентом сцепления 0,60. Колесный нагружатель (фиг. 1) содержит балластные грузы, выполненные в виде несимметричных грузовых секторов 1, ограниченных тремя поверхностями наружной 2 образованной дугой окружности, концентричной дуге окружности диска, и двумя боковыми - прямолинейной 3 и криволинейной 4. Упомянутые грузовые секторы 1 установлены с возможностью поворота на соответствующих осях 5 (фиг. 2), закрепленных на диске 6 колеса 7. Грузовые секторы 1 снабжены фиксаторами 9 их углового положения относительно диска 6 и связаны между собой упругими элементами 10. Наружные поверхности 2 грузовых секторов 1 снабжены протекторами 11. Движение колеса 7 осуществляется по поверхности 12. Принцип работы колесного нагружателя базируется на упругом повороте грузовых секторов 1 на осях 5 под воздействием переменных центробежных сил, возникающих при движении машины и вращении колеса 7. При этом величина центробежной силы каждого сектора 1 зависит от произведения массы каждого груза на величину радиуса положения 3 66642010.10.30 центра его тяжести относительно оси вращения колеса 7, помноженного на квадрат угловой скорости колеса 7. Работает колесный нагружатель следующим образом. При совершении переездов машины по грунтам с хорошим сцеплением колеса 7 с опорной поверхностью 12 (коэффициент сцепления составляет 0,50,7) формируемого тягового усилия достаточно для совершения работы по перемещению машины. Для этого случая грузовые секторы 1 крепятся в определенном положении фиксаторами 9 на дисках 6 колес 7. При этом сцепные свойства машины повышаются только из-за увеличения радиальной нагрузки, связанной с навешиванием на колесо 7 дополнительной массы грузов. Влияние инерционной нагрузки от грузовых секторов 1 на работу колеса будет минимальным из-за минимального радиуса расположения секторов 1 относительно оси 8 вращения колеса 7. При совершении технологических операций на влажных, рыхлых и деформируемых опорных поверхностях вероятность появления большой разницы в сцепных свойствах под колесами велика и, соответственно, возможности срыва колес в буксование значительно выше. Разница в коэффициентах сцепления под ведущими колесами может достигать значительных величин 0,350,25. Поэтому в данном случае фиксаторы 9 извлекаются и грузовые секторы 1 имеют возможность совершения углового упругого поворота на осях 5. В этом случае возникающая центробежная сила приложена радиально к центру тяжести каждого грузового сектора 1. В зависимости от частоты вращения колеса 7 каждый грузовой сектор 1 поворачивается на оси 5, растягивая упругие элементы 10. При этом суммарное значение работы центробежной силы грузовых секторов 1 равно работе упругих сил растяжения упругих элементов 10. В итоге угол поворота грузовых секторов 1 на осях 5 зависит от частоты вращения колеса 7 и жесткости упругих элементов 10. При повороте грузовых секторов 1 ближе к максимально допустимому углу (с учетом скорости движения машины) вступают в работу протекторы 11. Периодически взаимодействуя с опорной поверхностью 12, они повышают величину горизонтальной реакции в плоскости контакта колеса 7 с опорной поверхностью 12. Это повышает силу тяги колеса,дополнительно понижая буксование. Положительные качества предлагаемого колесного нагружателя показывает сопоставление результатов двух экспериментов по замеру буксования ведущих колес правого и левого бортов ) для машины без колесного нагружателя (фиг. 3 и 4) и б) для машины с колесным нагружателем (фиг. 5 и 6). Эксперименты проводились для режимов трогания и разгона колесной машины массой 9500 кг, сцепным весом на ведущий мост 57 к, оснащенный колесами радиусом качения 0,7 м. Движение производилось для дифференциального привода и различного сцепления колес левого борта - коэффициент сцепления 0,35 для колес правого борта коэффициент сцепления равен 0,60. Машина двигалась с полезной тяговой нагрузкой 17,7 к. Сравнение результатов двух экспериментов показало, что применение колесного нагружателя существенно понижает интенсивность буксования обоих колес. Так, среднее значение буксования левого колеса при разгоне снизилось с 0,10 (фиг. 3) до 0,04 (фиг. 5). Среднее значение буксования правого колеса при разгоне снизилось с 0,077 (фиг. 4) до 0,039 (фиг. 6). Таким образом, использование предлагаемого колесного нагружателя дополнительно повышает тягово-сцепные свойства колесных машин в условиях недостаточного сцепления колес с опорной поверхностью. Кроме того, его применение для дифференциального привода ведущих колес позволяет повысить проходимость машины, не прибегая к блокировке дифференциала, тем самым приближая его по своим качествам блокированному приводу. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5