Ходовая часть гусеничного трактора

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к гусеничным движителям транспортных средств. Гусеничный движитель содержит гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры. Средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков. Достигается повышение тягово-сцепных показателей гусеничного движителя. 4 ил.

 

Изобретение относится к производству ходовой части гусеничных тракторов и обеспечивает сохранение плодородия обрабатываемой почвы и повышение тягово-сцепных показателей трактора путем равномерного распределения давления на почву ходовой части трактора.

Известны машины с гусеничным движителем с полужесткой подвеской, включающим гусеничную цепь, охватывающую ведущие и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки.

При выполнении весенне-полевых и энергоемких операций в сельском хозяйстве эффективным тяговым средством является гусеничный трактор, который по тягово-сцепным и топливо-экономическим показателям на 10…20% превосходит колесный трактор аналогичного класса.

Применение гусеничных тракторов высоких тяговых классов на основных операциях, связанных с обработкой почвы и посевов зерновых культур, землеройных, дорожно-строительных и других хозяйственных работах позволяет существенно снизить их себестоимость и обеспечить более полную загрузку трактора и механизаторов в течение года.

Однако большая масса трактора обуславливает высокое удельное давление на почву и значительные затраты энергии на перекатывание трактора по полю. Проблему усугубляет плоская форма опорной поверхности, что создает зону увеличенного давления на почву первым и задним катком, вызывая двукратное уплотняющее воздействии на почву, более глубокую колею и, соответственно, увеличенные затраты мощности на перекатывание трактора.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является гусеничный движитель трактора Т-170М1.03-55, содержащий гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры.

Недостатком движителя Т-170М1.03-55 является то, что движитель оставляет глубокую колею, при этом давления достигают до 0,245 МПа, и неодинаковый ресурс работы катков - наименьший у крайних и наибольший у средних. Это определяет общий ресурс до замены, равный ресурсу крайних катков, когда средние и промежуточные катки еще далеко не достигли своего предельного износа. Выраженные экстремумы эпюры давления в зоне 1-го и 6-го опорных катков обуславливают двойное воздействие на почву за один проход по следу движителя, что вызывает повышенное уплотнение и снижение тягово-сцепных свойств трактора.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь новый технический эффект - сохранение плодородия обрабатываемой почвы, повышение тягово-сцепных показателей трактора путем равномерного распределения давления на почву ходовой части трактора и повышение ресурса работы крайних и промежуточных опорных катков.

Этот технический эффект достигается тем, что средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков, а толщина пластин определяется из выражения:

где p_cp - среднее давление трактора на почву, p_cp=G_э/(2·b·L), кПа; G_э - эксплуатационный вес трактора, Н; L - длина опорной поверхности трактора, м; b - ширина гусеницы, м; π=3,14 - постоянная величина; β=ν₁+ν₂; E₁ - модуль упругости почвы, Па; µ₁ - коэффициент Пуассона почвы; E₂ - модуль упругости стали звена гусеницы, Па; µ₂ - коэффициент Пуассона стали звена гусеницы; α=L/2 - полуширина контакта, м; x - горизонтальная координата точки опорной поверхности, м;

B=P[e+φ_кр(h_кpcosγ+csinγ)+fh_f], Р=G_э+P_крcosγ - нагрузка, приходящаяся на единичный движитель, кН; Р_кр - тяговое усилие на крюке, Н; γ - угол между усилием на крюке и горизонтальной плоскостью; φ_кр=Р_кр/Р - коэффициент использования сцепного веса; е - продольная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной длины гусеницы, м; h_кp - высота прицепа относительно опорной поверхности, м; f- коэффициент сопротивления передвижению трактора, f=0,07…0,15; h_f - смещение продольной составляющей силы перекатывания от реакции почвы, h_f=0,015…0,029, м; С - коэффициент, равен начальной деформации почвы, определяется опытным путем, С=-0,027±0,003, м; arsin(x/α) - математическая функция арксинуса (x/а).

На фиг.1 изображена схема гусеничного движителя; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - эпюра давлений серийного гусеничного обвода; на фиг.4 - эпюра давлений эллипсного гусеничного обвода.

Движитель состоит из гусеничной цепи 1, охватывающей ведущее колесо 2, направляющее (натяжное) колесо 3, поддерживающие катки 4 и опорные катки: 5 - средние, 6 - промежуточные и 7 - крайние. Средние 5 и промежуточные 6 опорные катки должны быть опущены в соответствии с выражением (1) путем установки пластин 8 и 9 соответствующей толщины под оси опорных катков.

Конструктивно это реализуется за счет того, что гусеничный движитель состоит из гусеничный цепи, охватывающей ведущие и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, при этом менее нагруженные промежуточные катки располагают на разной высоте от горизонтальной плоскости.

Например, для типичных условий работы гусеничного трактора Т-170М1.03-55 в суглинистой почве средние катки должны быть опущены на h₅=10 мм, а промежуточные катки на h₆=5 мм, что позволяет на 15…25% снизить уплотнение почвы по колее, на 27% снизить силы сопротивления перекатыванию трактора и повысить ресурс работы крайних и промежуточных опорных катков, равный ресурсу работы средних, что позволяет в целом для движителя увеличить межремонтный срок эксплуатации тракторов.

Снижение силы сопротивления перекатыванию трактора с эллипсным обводом гусениц на 27% достигается за счет снижения вертикальных нагрузок от гусеницы на 1-й и 6-й катки и отсутствия вертикальных максимальных давлений под этими катками, то есть, выравнивания эпюры давления. Эллипсный обвод гусениц можно представить в виде дуги окружности с большим радиусом. В процессе движения трактора происходит более плавное перемещение элементов гусеницы относительно друг друга, что приводит к снижению сил трения. А также снижаются потери на деформацию почвы за счет уменьшения максимального давления и количества воздействий на почву до одного. Отмеченное снижение силы сопротивления перекатыванию при эллипсном обводе гусениц оказывает существенное влияние на тяговые показатели трактора.

Преимущества изобретения: эллипсный гусеничный обвод позволит увеличить условный КПД трактора до 10,4%, снизить удельный расход топлива на 7…10% и повысить ресурс работы крайних и промежуточных опорных катков.

Источники информации

1. Патент RU № 2000237, кл. B62D 55/14, 55/08, 1993.

Гусеничный движитель, содержащий гусеничную цепь, охватывающую ведущее и направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, имеющие одинаковые начальные диаметры, отличающийся тем, что средние и промежуточные опорные катки должны быть опущены, путем установки пластин соответствующей толщины под оси средних и промежуточных опорных катков, а толщина пластин определяется из выражения:

где
p_ср - среднее давление трактора на почву, p_cp ⁼G_э/(2·b·L), кПа;
G_э - эксплуатационный вес трактора, Н;
L - длина опорной поверхности трактора, м;
b - ширина гусеницы, м;
π=3,14 - постоянная величина;
β=ν₁+ν₂;
E₁ - модуль упругости почвы, Па;
µ₁ - коэффициент Пуассона почвы;
E₂ - модуль упругости стали звена гусеницы, Па;
µ₂ - коэффициент Пуассона стали звена гусеницы;
α=L/2 - полуширина контакта, м;
х - горизонтальная координата точки опорной поверхности, м;
B=P[e+φ_кр(h_крcosγ+csinγ)+fh_f],
P=G_э+P_крcosγ - нагрузка, приходящаяся на единичный движитель, кН;
Р_кр - тяговое усилие на крюке, Н;
γ - угол между усилием на крюке и горизонтальной плоскостью;
φ_кp=P_кр/P - коэффициент использования сцепного веса;
е - продольная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной длины гусеницы, м;
h_кр - высота прицепа относительно опорной поверхности, м;
f - коэффициент сопротивления передвижению трактора,
f=0,07…0,15;
h_f - смещение продольной составляющей силы перекатывания от реакции почвы, h_f=0,015…0,029, м;
С - коэффициент, равен начальной деформации почвы, определяется опытным путем, С=-0,027±0,003, м;
arcsin(x/α) - математическая функция арксинуса (х/α).