Способ повышения проходимости колеса транспортного средства и устройство для повышения проходимости колеса транспортного средства

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к способам и устройствам повышения проходимости колесных движителей на грунтовых и торфяных заболоченных основаниях. Способ для повышения проходимости колеса транспортного средства заключается в повышении опорной поверхности шины колеса. При этом учитывается давление структурной прочности основания на растяжение, критическое давление для основания под центром колеса, удельное сцепление и угол внутреннего трения основания. Радиус поверхности поперечного сечения колеса задают на сменных, одеваемых на шину армированных кольцевых насадках, фиксируемых от осевого и окружного смещения кольцевыми армированными перегородками и буртиками, размещенными по центру симметрии сменной, кольцевой насадки для спаренных колес или на краю кольцевой насадки одиночного колеса. Технический результат - повышение проходимости транспортного средства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области транспорта и связано с повышением несущей способности грунтовых и торфяных оснований при контактном взаимодействии с колесом транспортного средства.

Известен способ повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающийся в установлении на боковой поверхности колеса сменной насадки типа «Воg-Соg» («болотные когти»), выполненной в виде конуса из эластичного пластика, который крепят к ободу и шине колеса с помощью системы шпонок, зажимов и гаек с увеличением поперечной опорной базы и силы сцепления с почвой, при этом конусные насадки изготавливают разных диаметров под стандартные колеса и вкладывают друг в друга, снятые для транспортировки [1].

Недостаток известного способа повышения проходимости колес транспортного средства заключается в повышении несущей способности слабых грунтовых оснований под значительно увеличиваемой под конус опорной поверхностью насадки колеса, устанавливаемый на шину и его обод только на период прохождения опасных участков бездорожья. Неиспользуемые насадки, вкладываемые друг в друга, занимают место в багажном отделении автомобиля. При этом конусная поверхность по сравнению со сферической имеет на одном и том же основании при равных площадях контакта меньшую несущую способность.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающийся в поддержании давления воздуха в камере шины р=3,2±0,2 кгс/см² на дорогах с твердым покрытием и укатанным твердым дорогам, обеспечивающего сохранность шин при скоростном режиме движения, и кратковременном снижении давления воздуха в камере шины до величины р=0,8 кгс/см² на снежной целине и заболоченном грунте при максимальной скорости 10 км/час, а также до величины р=1,2…1,7 кгс/см² на сыпучем песке, рыхлом грунте, сырой луговине [2].

Недостатком известного способа повышения проходимости колеса является возможность только кратковременной работы его шины в сдутом состоянии в процессе мятия при движении и контакте с грунтовым основанием по меняющемуся радиусу.

Технологический результат по предлагаемому способу повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающемуся в повышении опорной поверхности шины колеса заданного для преодолеваемых оснований радиуса (R) при максимально заданной ширине (в) контакта, достигается тем, что для длительного многоразового преодоления участков бездорожья, характеризующихся средней величиной угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с) контактной поверхности шины с преодолеваемым грунтовым основанием, придают величине радиуса поперечного сечения значение , где - угол сектора дуги упругого полуконтакта шины колеса с грунтовым основанием, - давление структурной прочности преодолеваемого основания на растяжение, - критическое давление для основания под центром колеса, для многоразового преодоления заторфованных оснований придают величине радиуса значение - где а для одноразового преодоления бездорожья в «первом критическом» фазовом состоянии придают величине радиуса значение , где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - с торфяным основанием. Причем заданный радиус R контакта поперечного сечения колеса транспортного средства с грунтовым или торфяным основанием с соответствующими механическими характеристиками φ и с задают на сменных, надеваемых на шину колеса армированных кольцевых насадках, которые фиксируют от осевого перемещения на сдутых шинах путем накачивания последних и с помощью кольцевых перегородок и буртиков.

Известно устройство для повышения проходимости колеса транспортного средства, состоящее из обода и шины, прикрываемых с одной из их сторон сменной конической насадкой типа «Bog-Соg» из эластичного пластика, крепящейся с помощью системы шпонок, зажимов и гаек к колесу, при этом конусные насадки с увеличенной поперечной опорной базой и увеличенным сцеплением с почвой изготовлены с различными диаметрами под стандартные колеса и вкладывающимися друг в друга при транспортировке [1].

Недостатком известного устройства является кратковременность использования конусных насадок для транспортных средств при преодолении бездорожья. Значительные боковые габариты колес с предлагаемыми конусными насадками неудобны при поездке на загруженном скоростном шоссе, и их приходится снимать и загружать пространство багажника.

Известно устройство для повышения проходимости колеса транспортного средства, состоящее из пневмокатка в виде резиновой шины, ширина которой в 1,5 раза больше наружного диаметра, а внутренний посадочный диаметр в ≈4 раза меньше наружного, а внутреннее избыточное давление воздуха в которой низкое и составляет 0,2…0,5 кгс/см², позволяющее работать с большими деформациями и низким удельным давлением на грунт [3].

Недостатком известного устройства является его большие габариты и масса, не пригодные для скоростного движения транспортного средства по шоссе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым является устройство для повышения проходимости колеса транспортного средства, состоящее из шины с камерой высокого давления р=3,2±0,2 кгс/см² для работы на дорогах с твердым покрытием и укатанным твердым дорогам, обеспечивающего сохранность шин при скоростном режиме движения, пневмонасоса, спускового клапана для снижения давления воздуха в камере до величины р=1,2…1,7 кгс/см² при скорости движения 10 км/час и увеличении радиуса контакта шины с грунтовым основанием и поднятия давления при скоростном режиме движения на дорогах [4].

Недостатком известного устройства является возможность кратковременного перемещения заданной конструкции колеса по бездорожью на отдельных участках пути. При этом работа шины колеса в подспущенном состоянии на длительных участках бездорожья связана с мятием камеры и материала покрышки, их разогревом и выходом из рабочего положения.

Технический результат по устройству для повышения проходимости колеса транспортного средства, состоящему из шины с меняющимся радиусом поперечного контакта с преодолеваемым грунтовым основанием при максимально заданной ширине (в) контакта, достигается тем, что для длительного многоразового преодоления участков бездорожья, характеризующегося средней величиной угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с), наружный радиус поперечного сечения шины выполнен по величине , где - угол сектора упругого полуконтакта колеса с грунтовым основанием, - давление структурной прочности преодолеваемого основания на растяжение, - критическое давление для основания под центром колеса, для многоразового преодоления заторфованных оснований радиус - где для одноразового преодоления бездорожья в «первом критическом» фазовом состоянии где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - с торфяным основанием. При этом шина колеса снабжена сменными армированными кольцевыми насадками с наружным радиусом R поперечного сечения и внутренним диаметром под диаметр спущенного колеса транспортного средства. Причем сменная кольцевая насадка выполнена с центральной армированной кольцевой клиновидной перегородкой, зажимаемой между боковыми поверхностями шин спаренных колес моста грузового транспортного средства, и с боковыми кольцевыми буртиками ограничения осевого смещения, а сменная кольцевая насадка одиночного колеса выполнена с одной из ее боковых краев с армированной кольцевой перегородкой, а с другой стороны - с кольцевым буртиком ограничения осевого смещения. Колесо может быть также снабжено шиной с наружным радиусом R для заданных характеристик проходимого основания, при этом протектор шины колеса оснащен грунтозацепами, задняя боковая сторона которых по ходу движения является опорной поверхностью на основании при осадке (S) колеса под максимальной нагрузкой при шаге между грунтозацепами t≤[R-(R²-в²)^1/2]D²/{(D-2S)[D²-(D-2S)²]^-1/2}, где D - наружный диаметр колеса.

Изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 представлена половина вида с половиной разряда спаренного колеса заднего моста грузового транспортного средства с надетой на их шины кольцевой насадкой, на фиг.2 - вид А кольцевой насадки спаренных колес фиг.1, на фиг.3 - половина вида с половиной разреза одиночного колеса транспортного средства, фиг.4 - вид Б кольцевой насадки колеса по фиг.3, на фиг.5 - вид сбоку шины колеса вездеходного транспортного средства, на фиг.6 - вид В фиг.5, совмещенный с половиной разреза.

Вариант I. Устройство для повышения проходимости транспортного средства состоит из (фиг.1) спаренных колес 1 моста, охваченных общей сменной кольцевой насадкой 2 (фиг.2), армированной металлокордом 3 по ширине (в) насадки 2, выполненной с наружной поверхностью поперечного сечения под радиус , где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - давление структурной прочности преодолеваемого основания на растяжение, - критического давление для основания под центром колеса, для многоразового преодоления заторфованных оснований радиус - где для одноразового преодоления бездорожья в «первом критическом» фазовом состоянии где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - с торфяным основанием. Внутренний диаметр (d) кольцевой насадки выполнен под диаметр спущенного колеса 1 транспортного средства, при этом сменная кольцевая насадка 2 выполнена с центральной армированной кольцевой клиновидной перегородкой 4, зажимаемой между боковыми поверхностями шин спаренных колес 1 моста грузового транспортного средства, и с боковыми кольцевыми буртиками 5 ограничения осевого смещения.

Для работы по бездорожью со средними известными механическими xapaктеристиками угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с) подбирается кольцевая насадка 2 с заданным для грунтовых условий радиусом R наружной поверхности, предназначенной для одно- или многоразового прохождения грунтового бездорожья или торфяного основания заболоченной местности. Кольцевую насадку 2 надевают на спущенное вывешенное колесо моста грузового транспортного средства и зажимают вторым спущенным колесом (фиг.1) путем осевого поджатия клиновидной перегородки 4, колеса 1 накачивают до требуемого давления в шинах с заклиниванием перегородки 4 кольцевой насадки 2 между ними и уплотнением опорной внутренней поверхности кольцевой насадки 2 от проскальзывания на спаренных колесах 1.

Вариант 2. Устройство для повышения проходимости транспортного средства состоит из (фиг.3) колеса 1, охваченного сменной кольцевой насадкой 2 (фиг.4), армированной металлокордом 3 по ширине (в) насадки 2, выполненной с наружной поверхностью поперечного сечения под радиус R, определенный для заданных грунтовых условий бездорожья и заболоченной местности по параметрам φ и с, а также с кольцевой армированной перегородкой 4 с одного края и кольцевым буртиком 5 - с другого края, ограничивающими кольцевую насадку 2 от осевого смещения на накаченном колесе 1.

Для работы по бездорожью с известными средними параметрами угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с) подбирается кольцевая насадка 2 с заданным радиусом R наружной поверхности, предназначенной для одно- или многоразового прохождения грунтового бездорожья или торфяного основания заболоченной местности. Кольцевую насадку 2 надевают на спущенное колесо легкового транспортного средства, которое закрепляют в кольцевой полости насадки 2 путем накачивания и радиального и осевого уплотнения между армированной боковой перегородкой 4 и боковым буртиком 5.

Вариант 3. Устройство для повышения проходимости транспортного средства повышенной проходимости состоит из (фиг.5) колесной армированной шины 1 шириной (в), наружный радиус R поперечного сечения которой подобран (фиг.6) на базе данных о механических свойствах постоянно или временно преодолеваемого основания - угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с). Протектор колесной шины 1 оснащен грунтозацепами 2, задняя боковая сторона 3 которых по ходу движения является опорной поверхностью на основание 4 при осадке (S) колеса под максимальной нагрузкой, а максимальный шаг между грунтозацепами 2 составляет t≤[R-(R²-0,25в²)^1/2]·D²/{(D-2S)[D²-(D-2S)²]^-1/2}, где D - наружный диаметр колеса, а шина 1 оснащена по бокам кольцевыми опорными буртиками 5 с наружным диаметром [R²-(в/2)²].

Колесная армированная шина 1 с радиусом поперечного сечения R, подобранным для заданных грунтовых условий бездорожья для одноразовой и многоразовой проходимости при максимальной загруженности транспортного средства, погружается в основание на максимальную расчетную глубину S, опираясь на боковые кольцевые опорные буртики 5 и боковую опорную поверхность грунтозацепов 2 (фиг.5) с шагом t, рассчитанным на наиболее полный контакт их боковой поверхности с основанием.

Предлагаемые изобретения позволяют повысить проходимость колесных транспортных средств в условиях протяженного бездорожья при одноразовом и многоразовом прохождении проложенного пути путем применения быстросъемных кольцевых насадок или заменяемых колес повышенной проходимости без существенного изменения их конструкции и габаритов.

Источники информации

1. Ж-л «Техника - молодежи», №3, 1992 (оборотная сторона 1 листа обложки) (Аналог по способу и устройству).

2. Автомобили КамАЗ 6×6. Руководство по эксплуатации. - М.: Воениздат, 1987. - С.122-128 (Прототип по способу).

3. Автомобиль ЗИЛ-131Н и его модификации. Руководство по эксплуатации. - М.: Машиностроение, 1989. - С.121-126 (Аналог по устройству).

4. Артоболевский И.И. Политехнический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1977. - С.368 (пневмокаток) (Прототип по устройству).

1. Способ повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающийся в повышении опорной поверхности шины колеса заданного для преодолеваемых оснований радиуса (R) поперечного сечения при заданной ширине (в) контакта, отличающийся тем, что для длительного многоразового преодоления участков бездорожья, характеризующихся средней величиной угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с), контактной поверхности шины с преодолеваемым грунтовым основанием придают величине радиуса поперечного сечения значение где - угол сектора дуги упругого полуконтакта шины колеса с грунтовым основанием, - давление структурной прочности преодолеваемого основания на растяжение, - критическое давление для основания под центром колеса, для многоразового преодоления заторфованных оснований придают величине радиуса значение где а для одноразового преодоления бездорожья в «первом критическом» фазовом состоянии придают величине радиуса значение где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - с торфяным основанием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиус R контакта поперечного сечения колеса транспортного средства с грунтовым или торфяным основанием с соответствующими механическими характеристиками φ и с задают на сменных одеваемых на шину колеса армированных кольцевых насадках, которые фиксируют от осевого перемещения на сдутых шинах путем накачивания последних и с помощью кольцевых перегородок и буртиков.

3. Устройство для повышения проходимости колеса транспортного средства, состоящее из шины с увеличиваемой опорной поверхностью под радиусы (R-varir) с преодолеваемым основанием и постоянной ширине (в-const) и взаимодействующего с ней грунтового или торфяного основания, характеризующегося углом (φ) внутреннего трения и удельным сцеплением (с), отличающееся тем, что для длительного многоразового преодоления участков бездорожья, характеризующихся средней величиной угла (φ) внутреннего трения и удельного сцепления (с), радиус поперечного сечения шины выполнен по величине где - угол сектора упругого полуконтакта шины колеса с грунтовым основанием, - давление структурной прочности преодолеваемого основания на растяжение, - критическое давление для основания под центром колеса, для многоразового преодоления заторфованных оснований радиус - где для одноразового преодоления бездорожья в «первом критическом» фазовом состоянии где - угол сектора полуконтакта с грунтовым основанием, - с торфяным основанием.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что шина колеса снабжена сменными армированными кольцевыми насадками с наружным радиусом R поперечного сечения и внутренним диаметром под диаметр спущенного колеса транспортного средства.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что сменная кольцевая насадка колеса выполнена с центральной армированной кольцевой клиновидной перегородкой, зажимаемой между боковыми поверхностями шин спаренных колес моста грузового транспортного средства, и с боковыми кольцевыми буртиками ограничения осевого смещения.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что сменная кольцевая насадка одиночного колеса выполнена с одного из ее боковых краев с армированной кольцевой перегородкой, а с другой стороны - с кольцевым буртиком ограничения осевого смещения.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что колесо снабжено шиной с наружным радиусом R для заданных характеристик проходимого основания, при этом протектор шины колеса оснащен грунтозацепами, задняя боковая сторона которых по ходу движения является опорной поверхностью на основание при осадке (S) колеса под максимальной нагрузкой, а шаг между грунтозацепами равен t≤[R-(R²-0,25в²)^1/2]D²/{(D-2S)[D²-(D-2S)²]^-1/2}, где D - наружный диаметр колеса, а шина оснащена по бокам кольцевыми опорными буртиками с наружным диаметром, равным [R²-(в/2)²].