Гусеничный движитель

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к самоходным шасси дистанционно-управляемых робототехнических комплексов, работающих в условиях, где присутствие человека невозможно или нецелесообразно (например, при проведении ремонтных или демонтажно-восстановительных работ на атомных электростанциях). Сущность изобретения: в устройстве, содержащем ведущее и ведомое колеса, охваченные гусеницей, балку балансира с цапфой, ось которой параллельна оси колес, электродвигатель, расположенный соосно внутри ведущего колеса и связанный с ним посредством последовательно соединенных электромагнитной муфты переключения передачи редуктора, электронный блок управления, внутри ведущего колеса соосно установлена вторая электромагнитная муфта, посредством которой приводной электродвигатель подключается к редуктору поворота балки и затем к цапфе балки балансира, редуктор поворота балки вместе с механизмом фиксации размещен в полости балки балансира, где также размещена часть блока управления, другая часть которых расположена в ведомом колесе. 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в конструкции самоходного шасси робототехнического комплекса.

Применение названных комплексов является весьма актуальным при проведении профилактических и ремонтно-восстановительных работ на атомных электростанциях, что определяет жесткие требования по минимизации массо-габаритных характеристик (проезд через дверные проемы зданий, работа на крышах, перекрытиях и т. п.), широким функциональным возможностям (преодоление завалов, бродов, лестничных маршей и т.п.) в совокупности с максимальной ремонтопригодностью (модульный принцип построения узлов и агрегатов).

Известны мотор-колеса транспортных средств, содержащие приводной электродвигатель, расположенный внутри ведущего колеса и связанный посредством электромагнитной муфты с входным звеном редуктора, выходное звено которого связано с ведущим колесом (авт.св. N 1458253, 1643205, 1661004, 1703504). Характерной особенностью данных технических решений является некоторая ограниченность поставленных задач, рассматривающих один из элементов (мотор-колесо) движителя транспортного средства.

Известно также гусеничное транспортное средство, содержащее гусеничные тележки, которые посредством бортового редуктора и рычага прикреплены к остову, причем корпус бортового редуктора установлен поворотно на оси ведущей шестерни с возможностью фиксации положения относительно остова (авт.св. N 1542836). В данном техническом решении скомпонованы как элементы движителя (гусеничной тележки), так и элементы самоходного шасси (остов, бортовой редуктор, рычаг).

Наиболее близким по технической сущности решением к заявляемому объекту является гусеничный движитель, содержащий ведущее и ведомое колеса, выполненные с зубьями и впадинами и охваченные бесконечной лентой (авт. св. N 1668200). К недостаткам известного устройства относятся ограниченные функциональные возможности движителя (например, для изменения угла наклона движителя относительно остова в вертикальной плоскости необходимо к фланцу балансира движителя через электромагнитную муфту подключить привод управления балансиром, разместив его в остове) и необходимость использования дополнительных устройств и блоков для управления движителем, что ухудшает массогабаритные характеристики транспортного средства в целом (кроме указанного выше привода балансира с муфтой требуется в остове разместить электронные блоки управления приводами).

Целью заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей гусеничного движителя в части введения дополнительной степени подвижности (вращение вокруг оси балансира) без увеличения габаритных характеристик движителя. При этом достигается также улучшение массогабаритных характеристик и уменьшение высоты центра масс всего транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ведущее и ведомое колеса, выполненные с зубьями и впадинами и охваченные бесконечной лентой с грунтозацепами (гусеницей), приводной электродвигатель, расположенный соосно внутри ведущего колеса и связанный посредством первой электромагнитной муфты (муфты переключения передач) с входным звеном первого (тягового) редуктора, балку балансира с цапфой, ось которой параллельна оси колес, электронного блока управления, по оси ведущего колеса дополнительно установлена вторая электромагнитная муфта (муфта включения редуктора поворота балки балансира), редуктор поворота балки и фиксирующий механизм угла ее поворота со вторым электродвигателем размещены в полости балки балансира, а элементы электронного блока управления установлены внутри ведомого колеса и в полости балки балансира.

На фиг.1 показан пример конструктивного исполнения гусеничного движителя по предлагаемому техническому решению; на фиг.2 кинематическая схема движителя.

Гусеничный движитель состоит из ведущего 8 и ведомого 11 колес, установленных на шарикоподшипниковых опорах на осях, закрепленных на балке балансира 10. На колеса 8 и 11 натянута гусеница 9. Балка балансира 10 на шарикоподшипниковых опорах установлена на цапфе 23, фланец которой предназначен для крепления на корпусе транспортного средства. Ось цапфы 23 параллельна осям колес 8 и 11.

Внутри ведущего колеса 8 установлен электродвигатель 16, двухскоростной редуктор 17 привода ведущего колеса и электромагнитные муфты 18 (трехпозиционная) и 19 (двухпозиционная). Выходная шестерня редуктора 17 находится в постоянном зацеплении с ведущим колесом 8. Сердечник электромагнитной муфты 18 жестко установлен на шестерне 14, а сердечник электромагнитной муфты 19 на шестерне 20. Шестерни 14 и 20 установлены на шлицевом валу 13 с возможностью осевого перемещения. Шлицевой вал 13 кинематически связан с ротором электродвигателя 16.

Роль оси ведущего колеса 8 выполняют корпуса двигателя 16 и редуктора 17, жестко связанные между собой. Во внутренней полости балки балансира 10 установлены элементы 24 электронного блока управления, редуктор 2, выходная шестерня 21 которого находится в постоянном зацеплении с сектором 22. Сектор 22 жестко закреплен на цапфе 23.

При перемещении шестерен 14 и 20 на валу 13 шестерни имеют возможность входить в зацепления с соответствующими колесами первых ступеней редукторов 2 и 17. На валу первой ступени редуктора 2 установлено колесо 7 храпового механизма фиксации угла поворота балки балансира 10 относительно фланца цапфы 23. Собачка 6 этого механизма через плоскую пружину 5 и пару винт-гайка 4 кинематически связана с валом электродвигателя 3. Внутри ведомого колеса 11 на оси 12 установлены элементы 25 электронного блока управления. Внутренние кабельные соединения гусеничного движителя на фиг.1 не показаны.

С внешней стороны балки балансира 10 установлены соединители 1, предназначенные для подсоединения кабелей внешних электрических цепей.

Работает гусеничный движитель следующим образом. По команде от бортовой вычислительной машины транспортного средства или оператора, управляющего движением, через кабели, подключенные к соединителям 1, подается напряжение на элементы электронного блока управления 24, 25 и затем на соответствующую обмотку электромагнитной муфты 18, в результате чего сердечник муфты вместе с шестерней 14 перемещается вдоль оси шлицевого вала 13. При этом шестерня 14 входит в зацепление, например, с колесом 15 редуктора 17, включая первую передачу тягового привода (вторая передача проиллюстрирована на фиг.2).

После подачи напряжения на двигатель 16 его ротор и вал 13 начинают вращаться, что приводит в движение ведущее колесо 8 и весь гусеничный движитель в целом.

Механизм фиксации угла поворота балки балансира 10 при этом может быть выключен (свободное качание балки балансира в процессе движения транспортного средства, определяемое профилем дороги, скоростью и параметрами транспортного средства), либо включен при определенном угловом положении балки балансира. Механизм фиксации приводится в действие подачей питания на электродвигатель 3, который, вращая винт, перемещает гайку пары 4 и через плоскую пружину 5 поворачивает собачку 6, вводит ее в зацепление с колесом 7 и тем самым блокирует редуктор 2. Возврат собачки в нейтральное положение происходит при подаче на двигатель 3 напряжения обратной полярности.

Для поворота балки балансира 10 на заданный угол электромагнитная муфта 18 устанавливливается в нейтральное положение (подачей напряжения на среднюю обмотку). При этом кинематическая связь двигателя 16 с редуктором 17 прерывается. Далее при помощи электромагнитной муфты 19 производится перемещение шестерни 20 до вхождения ее в зацепление с колесом редуктора 2. При подаче напряжения на обмотку электродвигателя 16 происходит обкатка выходной шестерни 21 редуктора 2 вокруг оси сектора 22, что приводит к повороту балки балансира. По достижении заданного угла подается напряжение соответствующей полярности на двигатель 3 и срабатывает механизм фиксации. После установки электромагнитной муфты 19 в нейтральное положение при помощи электромагнитной муфты 18 подключают ротор электродвигателя 16 к редуктору 17 и продолжают движение при наклонном положении гусеничного движителя.

В настоящее время завершены расчетно-конструкторские работы, выпущен комплект конструкторской документации, изготовлен, отлажен и прошел лабораторные испытания опытный образец транспортного средства, включающего четыре гусеничных движителя.

Гусеничный движитель представляет собой законченный модуль конструкции самоходного шасси робото-технического комплекса для работы в условиях атомных электростанций. Основные характеристики изготовленного гусеничного движителя: масса < 25 кг, максимальное тяговое усилие 2000 Н, максимальное усилие подъема (на оси балансира) 1200 Н, максимальная скорость 1,0 м/с, габаритные размеры (мм) 450х220х100, тип двигателя бесколлекторный моментный двигатель постоянного тока (собственной разработки).

Формула изобретения

ГУСЕНИЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ, содержащий ведущее и ведомое колеса, охваченные гусеницей, балку балансира с цапфой, ось которой параллельна оси колес, электродвигатель, расположенный соосно внутри ведущего колеса и связанный с ним посредством последовательно соединенных электромагнитной муфты переключения передач и редуктора, электронный блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей движителя, а также улучшения габаритно-массовых характеристик транспортного средства, внутри ведущего колеса соосно установлена вторая электромагнитная муфта, посредством которой приводной электродвигатель подключается к редуктору поворота балки и затем к цапфе балки балансира, редуктор поворота балки вместе с механизмом фиксации размещен в полости балки балансира, где также размещена часть элементов электронного блока управления, другая часть которых расположена в ведомом колесе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2