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 пневматической и гидравлической полостями, разделенными поршнем, одного на систему стабилизации положения корпуса машины дозирующего устройства, состоящего из гидроцилиндра дозирования и двухпозиционного гидрораспределителя управления с плунжерами, три кулачка каждого из которых образуют четыре полости, две внутренние, образованные между периферийными и центральным кулачками, и две торцевые - между периферийными кулачками и корпусом, и одного трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика давления механизмов натяжения гусеничных цепей,пневматическая полость каждого цилиндра компенсации соединена с пневматической полостью рессоры, а гидравлические полости цилиндров компенсации, соединенные между собой для рессор передней и задней групп, заперты гидрозамками, управляющие полости которых связаны через трехпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением с 342 насосом в первой позиции данного гидрораспределителя и баком гидросистемы машины во второй и третьей позициях его, каждая из торцевых полостей гидроцилиндра дозирования при первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя связана последовательно с гидравлическими полостями цилиндров компенсации соответствующей группы рессор и сливом в бак гидросистемы машины через внутренние полости плунжера двухпозиционного гидрораспределителя управления, каждая из торцевых полостей которого последовательно связана через внутренние полости плунжера гидроцилиндра дозирования с насосом и баком гидросистемы машины. 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 пневматической и гидравлической полостями, разделенными поршнем, одного на систему стабилизации положения корпуса машины дозирующего устройства, состоящего из гидроцилиндра дозирования и двухпозиционного гидрораспределителя управления с плунжерами, три кулачка 2 342 каждого из которых образуют четыре полости, две внутренние, образованные между переферийными и центральным кулачками, и две торцевые - между переферийными кулачками и корпусом, и одного трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением по сигналу датчика давления механизмов натяжения гусеничных цепей, пневматическая полость каждого цилиндра компенсации соединена с пневматической полостью рессоры, а гидравлические полости цилиндров компенсации, соединенные между собой для рессор передней и задней групп, заперты гидрозамками, управляющие полости которых связаны через трехпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением с насосом в первой позиции данного гидрораспределителя и баком гидросистемы машины во второй и третьей позициях его, каждая из торцевых полостей гидроцилиндра дозирования при первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя связана последовательно с гидравлическими полостями цилиндров компенсации соответствующей группы рессор и сливом в бак гидросистемы машины через внутренние полости плунжера двухпозиционного гидрораспределителя управления, каждая из торцевых полостей которого последовательно связана через внутренние полости плунжера гидроцилиндра дозирования с насосом и баком гидросистемы машины. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают компенсацию теплового расширения жидкости и газа рессор за счет изменения объема газовой полости рессоры в соответствии с тепловым состоянием 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 гидропневматический цилиндр 16 с пневматической 17 и гидравлической 18 полостями, разделенными поршнем 19. Пневматическая полость 17 цилиндра компенсации 16 связана с пневматической полостью 4 рессоры 2 линией, в цепи которой установлен дроссель 20. Число цилиндров компенсации 16 для передней и задней групп рессор 2 одинаково. Гидравлические полости 18 цилиндров компенсации 16 связаны между собой 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 полостей 18 цилиндров компенсации 16 система стабилизации положения корпуса оснащена дозирующим устройством, конструктивная схема которого позволяет работу в режимах сумматора и делителя потоков. Дозирующее устройство состоит из одинаковых по конструктивной схеме гидроцилиндра дозирования 26 и гидрораспределителя управления 27. Эти гидравлические агрегаты оснащены плунжерами 28, 29, каждый из которых имеет по три кулачка центральный 30 и переферийные 31, 32. Эти кулачки образуют в корпусах четыре полости - внутренние 33, 34 и торцевые 35, 36. На образующих поверхностях корпусов гидроцилиндра дозирования 26 и двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 образованы каналы для подвода и отвода жидкости 37, 38 с одной стороны и 39, 40, 41 с другой. Торцевая полость 35 гидроцилиндра дозирования 26 связана с каналом 37 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, а полость 36 соответственно с каналом 38. Торцевая полость 35 гидроцилиндра дозирования 26 связана с каналом 37 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, а полость 36 - с каналом 38. Торцевая полость 35 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 связана с каналом 38 гидроцилиндра дозирования 26, а торцевая полость 36 - с каналом 37. Каналы 40 гидроцилиндра дозирования 26 и двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 связаны между собой и баком 15 в первой и второй позициях трехпозиционного гидрораспределителя 22, а также с насосом 14 в третьей позиции трехпозиционного гидрораспределителя 22. Каналы 39, 41 гидроцилиндра дозирования 26, связанные между собой и управляющими полостями гидрозамков 21, соединены с баком 15 во второй и третьей позициях 3 342 трехпозиционного гидрораспределителя 22, и с насосом 14 в первой позиции данного гидрораспределителя. Каналы 39, 41 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 связаны с гидравлическими полостями 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней и задней групп в первой позиции трехпозиционного гидрораспределителя 22, а также гидролиниями с редукционными клапанами 42 с каналом 40 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27. Клапаны 42 обеспечивают направление течения жидкости от канала 40 к каналам 39, 41. 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 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 каналы 40 гидрораспределителя управления 27 в полость 33 этого гидрораспределителя, и далее через канал 37 в полость 35 гидроцилиндра дозирования 26. Плунжер 28 сдвигается (на чертеже вправо) до упора. Жидкость из полости 36 гидроцилиндра дозирования 26 через канал 38 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 поступает в полость 34, и далее через канал 41 поступает к гидрозамку 21 цилиндров компенсации задней группы рессор 2, открывает его и поступает в полости 18. Одновременно жидкость поступает через канал 40 в полость 33 гидроцилиндра дозирования 26, и через канал 37 этого гидроцилиндра в торцевую полость 36 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27. Плунжер 29 перемещается (на чертеже влево) вытесняя жидкость из полости 35 через канал 38 в полость 34 гидроцилиндра дозирования 26 и далее через канал 41, трехпозиционный гидрораспределитель 22 на слив в бак 15. Далее жидкость от насоса 14 через трехпозиционный гидрораспределитель 22 в третьей позиции его поступает через канал 40 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 в полость 34, и далее через канал 38 в полость 36 гидроцилиндра дозирования 26. Плунжер 28 перемещается и вытесняет жидкость из полости 35 гидроцилиндра дозирования 26. Жидкость поступает через канал 37 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 в полость 33, и далее через канал 39 этого гидрораспределителя к гидрозамку 21 цилиндров компенсации 16 передней группы рессор 2, открывает его и поступает в полости 18. Одновременно жидкость, через канал 40 гидроцилиндра дозирования 26 после открытия его при прохождении кулачка 30 плунжера 28, поступает в полость 34 этого гидроцилиндра. Далее через канал 38 жидкость поступает в полость 35 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27. Плунжер 29 перемещается (на чертеже вправо) и занимает крайнее положение, вытесняя жидкость из полости 36 через канал 37 гидроцилиндра дозирования 26 в полость 33 этого гидроцилиндра, и далее через канал 39, трехпозиционный гидрораспределитель 22 на слив в бак 15. Далее цикл закачки жидкости в гидравлические полости 18 продолжается, как описано выше. При закачке жидкости в полости 18 поршни 19 перемещаются, вытесняя газ из полостей 17 через пневматические линии с дросселями 20 в пневматические полости 4 рессор 2. Дозирующее устройство, работая в режиме делителя потоков объемного типа, обеспечивает закачку одинаковых объемов жидкости в полости 18 цилиндров компенсации 16. При достижении поршнями 19 цилиндров компенсации 16 одной из групп рессор 2 исходного для работы системы стабилизации положения корпуса 1 положения дозирующее устройство закрывается, и жидкость открывая клапаны 42, гидрозамки 21, поступает в полости 18, возвращая поршни 19 всех цилиндров компенсации 16 в исходное положение (объем полости 17 минимально возможный). После окончания операции установки корпуса машины в положение Номинальный дорожный просвет электромагнит 24 выключается и золотник трехпозиционного гидрораспределителя 22 переводится во вторую позицию. 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 цепи 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. 4 342 При начальном положении плунжера 29 в крайнем правом положении канал 39 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 закрыт кулачком 31 плунжера 29. Жидкость из полостей 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 задней группы поступает через канал 41 в полость 34 гидрораспределителя, и далее через канал 38 в полость 36 гидроцилиндра дозирования 26. Одновременно жидкость поступает через канал 41 (канал 39 закрыт кулачком 31 плунжера 28) в полость 34 гидроцилиндра дозирования 26, затем через канал 38 в полость 35 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, фиксируя положение плунжера 29. При поступлении жидкости в полость 36 плунжер 28 начинает перемещаться, вытесняя жидкость из полости 35 гидроцилиндра дозирования 26 через канал 37 в полость 33 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, далее через канал 40, трехпозиционный гидрораспределитель 22 на слив в бак 15. При движении плунжера 28 канал 41 гидроцилиндра дозирования 26 закрывается кулачком 32, а канал 39 отзывается. Жидкость от насоса 14 через канал 39 поступает в полость 33 гидроцилиндра дозирования 26, затем через канал 37 в полость 36 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27.(Одновременно с этим, полость 35 данного гидрораспределителя через канал 38, полость 34, канал 40 гидроцилиндра дозирования 26, трехпозиционный гидрораспределитель 22 соединяется с баком 15. Плунжер 29 переводится во вторую позицию. При перемещении плунжера 29 канал 39 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 открывается, а канал 41 закрывается кулачком 32. Жидкость из полостей 18 цилиндров компенсации 16 через канал 39, полость 33, канал 37 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 поступает в полость 35 гидроцилиндра дозирования 26. Плунжер 28 перемещается, жидкость из полости 36 поступает через канал 38, полость 34, канал 40 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, трехпозиционный гидрораспределитель 22 поступает на слив в бак 15. Одновременно жидкость из полости 34 гидроцилиндра дозирования 26 через канал 38 поступает в полость 35 и переводит плунжер 29 в исходное положение. 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. При сливе жидкости из гидравлических полостей 18 цилиндров компенсации 16 дозирующее устройство работает в режиме сумматора потоков. После стабилизации положения корпуса 1 за счет увеличения объема пневматических полостей 4 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. 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 4 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 поступает через канал 40 в полость 33 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27, далее через канал 37 в полость 35 гидроцилиндра дозирования 26. Из полости 36 гидроцилиндра дозирования 26 жидкость через канал 38, полость 34, канал 41 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 поступает в полости 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 задней группы. Жидкость от насоса 14 поступает также через канал 40 в полость 33 гидроцилиндра дозирования 26,и через канал 37 в полость 36 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27. Плунжер 29 меняет позицию. Далее жидкость от насоса 14 через каналы 40, 38 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 поступает в полость 36 гидроцилиндра дозирования 26, а из полости 35 этого гидроцилиндра жидкость через каналы 37, 39 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 закачивается в полости 18 цилиндров компенсации 16 рессор 2 передней группы Далее плунжер 29 двухпозиционного гидрораспределителя управления 27 возвращается в исходную позицию и цикл закачки жидкости продолжается, как описано выше. В данном случае дозирующее устройство работает в режиме делителя потоков. При возвращении машины на базу трехпозиционный гидрораспределитель 22 переводится в третью позицию, включается насос 14 и производится полная закачка жидкости в полости 18 цилиндров компенсации 16, как описано выше. Суммарный объем пневматических 4 и 17 полостей уменьшается до конструктивного 5 342 объема пневматических полостей 4. В случае не одновременного достижения поршнями 19 цилиндров компенсации 16 рессор 2 разных групп исходного положения и отключения дозирующего устройства, открывается один из редукционных клапанов 42 и жидкость поступает в полости 18 соответствующей группы рессор 2 через один из клапанов 42, минуя дозирующее устройство. Своевременность открытия клапанов 42 обеспечивается регулировкой их пружин. 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 пневматических полостей в рессорах при изменении теплового состояния их. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6