Ходовая часть гусеничной машины

Предложена ходовая часть гусеничной машины, снабженная системой подрессоривания, выполненной в виде индивидуальных торсионных балансирных подвесок опорных катков. Жесткость подвески и хода крайних опорных катков выбраны из условия допустимых вертикальных колебаний корпуса машины по выражению

,

где I - момент инерции корпуса машины, кг м с²,

Т - период колебаний корпуса машины, с,

L - расстояние от вертикальной координаты, проходящей через центр масс до оси вращения балансира крайней подвески, м,

при этом отношение жесткости подвесок средних опорных катков к жесткости подвесок крайних опорных катков составляет не менее 1:5, отношение статического хода средних подвесок к статическому ходу подвесок крайних опорных катков составляет не менее 4:1, при равном динамическом ходе всех опорных катков, исходные углы установки балансиров по отношению к горизонтали в начале статических ходов подвесок у крайних подвесок меньше, чем у средних при условии, что статическая нагрузка всех опорных катков одинакова. При этом рабочие диаметры торсионов средних подвесок меньше, чем у крайних подвесок.

Полезная модель относится к подвескам и ходовым частям скоростных гусеничных машин.

Известны гусеничные машины, имеющие опорные катки, установленные на балансирной торсионной подвеске, которая имеет существенные преимущества по компактности, энергоемкости и рациональности компоновки на машине. Обзор конструкций подвесок быстроходных гусеничных машин (БГМ) [1] за все время их развития показывает большое разнообразие как использованных кинематических схем (направляющий аппарат), так и типов упругих и демпфирующих элементов. Однако в настоящее время на быстроходных гусеничных машинах в основном применяются независимые подвески с металлическими (торсионы, редко - пружины) или пневматическими упругими элементами и гидравлическими демпфирующими элементами. В настоящее время существует большое разнообразие конструктивных особенностей конкретных БГМ, что связано с компоновочными и технологическими требованиями, а также длительным жизненным циклом образцов техники.

В данной работе [1] приведен метод расчета ходовой части гусеничной машины с торсионной подвеской.

Недостаток работы в отсутствии из всего многообразия описания конкретной конструкции, близкой предлагаемой.

Например, известно универсальное многоцелевое гусеничное шасси повышенной грузоподъемности [2], содержащее корпус, кабину, силовую установку с трансмиссией, и гусеничный движитель с опорными катками, снабженными резиновыми массивными шинами на скатах, передним расположением ведущего колеса и торсионными подвесками, отличающееся тем, что корпус шасси выполнен в виде жесткого герметизированного внешней обшивкой несущего каркаса, образованного связанными между собой рамами, верхней палубной рамой, снабженной устройствами закрепления непосредственно груза, или грузовой платформы, жесткость которой обеспечена поперечными носовой и кормовой балками, и нижней днищевой рамой, снабженной устройствами закрепления силовой установки, трансмиссии, гусеничного движителя и торснонных подвесок, жесткость которых обеспечена поперечными балками закрепления торсионных подвесок, при этом двигатель и трансмиссия размещены под палубой, центр масс шасси вынесен от центра опорной поверхности гусеничного движителя в сторону носа корпуса и расположен из условия обеспечения равномерного распределения нагрузок на опорные катки в состоянии наибольшей загрузки шасси, притом опорные катки снабжены большими динамическими ходами с уровнем, характерным для современных военных гусеничных машин, и выполнены двускатными.

Недостаток конструкции в дифференцированном подходе к конструкциям крайних и средних подвесок.

Известна конструкция гусеничного транспортного средства [3|. Сущность изобретения: гусеничное транспортное средство содержит механизм изменения опорной поверхности гусениц с бортовыми гидроцилиндрами, связанными с опорными катками, приближенными к середине опорной поверхности, и гидросистему управления поворотом транспортного средства с трехпозиционными гидрораспределителями и тормозными гидроцилиндрами, воздействующую при повороте на соответствующий бортовой гидроцилиндр через двухпозиционный гидрораспределитель. При повороте транспортного средства бортовой гидроцилиндр на отстающем борту, воздействуя на каток, обеспечивает оптимальную, близкую к треугольной, эпюру распределения давлений под гусеницей и уменьшает сопротивление повороту. При выходе из поворота гидроцилиндр сообщается со сливом и не оказывает сопротивлений прокачиванию катка в системе с рычажно-балансирной подвеской. Повышается маневренность, проходимость, экономичность.

Конструкция ходовой части облегчает бортовой поворот, но не улучшает скоростные качества машины, плавность хода и стабильность прямолинейного движения.

Известна гусеничная машина [4], имеющая систему подрессорирования, включающую подвески, каждая из которых состоит из торсионного вала и балансира, упоры, гидроамортизаторы, рабочие камеры каждого из которых заполнены рабочей жидкостью, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена датчиками продольной и поперечной угловых скоростей, расположенными на жестких элементах корпуса. датчиком линейного ускорения по вертикальной оси машины, размещенным вблизи центра масс машины, формирователем управляющего сигнала, на каждом из торсионных валов первой и последней пар подвесок закреплен датчик угла закрутки торсионного вала, а каждый гидроамортизатор снабжен датчиком температуры рабочей жидкости, в качестве которой использована, например, магнитореологическая жидкость, и электромагнитной системой, выполненной с возможностью создания магнитного поля для изменения вязкости рабочей жидкости под воздействием определенного управляющего сигнала с формирователя управляющего сигнала в каналах, соединяющих рабочие камеры гидроамортизатора, вход которой соединен с соответствующим выходом формирователя управляющего сигнала, определенные входы которого соединены с датчиками продольной и поперечной угловых скоростей и линейного ускорения по вертикальной оси машины, температуры рабочей жидкости и угла закрутки торсионных валов первой и последней пар подвесок.

Полезное качество машины в том, что ее ходовая часть позволяет автоматически изменять характеристики подвески в зависимости от условий движения. Недостаток ее в сложности конструкции.

Однако ее конструкция по своей технической сущности и направлению решаемых задач она наиболее близка предлагаемой и по этому выбрана в качестве прототипа.

Задачей, решаемой предлагаемой конструкцией является повышение плавности хода быстроходной гусеничной машины и упрощение ее конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в ходовой части гусеничной машины, снабженной системой подрессоривания, выполненной в виде индивидуальных торсионных балансирных подвесок опорных катков, жесткость подвесок и хода крайних опорных катков выбраны из условия допустимых вертикальных колебаний корпуса машины по выражению

,

где I - момент инерции корпуса машины, кг м с²,

Т - период колебаний корпуса машины, с,

L - расстояние от вертикальной координаты, проходящей через центр масс до оси вращения балансира крайней подвески, м,

при этом отношение жесткости подвесок средних опорных катков к жесткости подвесок крайних опорных катков составляет не менее 1:5, отношение статического хода средних подвесок к статическому ходу подвесок крайних опорных катков составляет не менее 4:1, при равном динамическом ходе всех опорных катков, исходные углы установки балансиров по отношению к горизонтали в начале статических ходов подвесок у крайних подвесок меньше, чем у средних, статическая нагрузка всех опорных катков одинакова, а рабочие диаметры торсионов средних подвесок меньше, чем у крайних подвесок.

На фиг.1 представлена конструкция заявленной ходовой части, на фиг.2 представлена схема углов выставки балансиров вдоль борта машины при вывешенном корпусе машины, а на фиг.3 изображены характеристики подвесок.

Предлагаемая ходовая часть снабжена системой подрессоривания, выполненной в виде индивидуальных торсионных балансирных подвесок 1, 2, 3, 4, 5 и 6 левого борта с опорными катками 7, 8, 9, 10, 11 и 12 (катки 9, 10 и 11 на фиг.1 условно не показаны на чертеже), установленных на балансирах 13, 14, 15, 16, 17 и 18, соответственно. размещенных на корпусе 19 (балансиры 16 и 17 на фиг.1 условно не показаны). Торсионы 20, 21, 22, 23, 24 и 25 соответственно соединены с балансирами 13, 14, 15, 16, 17 и 18 (торсионы 23 и 24 на фиг.1 условно не показаны) Система подрессоривания правого борта выполнена аналогично и на чертеже не показана. При этом жесткость крайних подвесок 1 и 6 и хода крайних опорных катков 7 и 12 выбраны из условия допустимых вертикальных колебаний корпуса машины по выражению

,

где I - момент инерции корпуса машины, кг м с²,

Т - период колебаний корпуса машины, с,

L - расстояние от вертикальной координаты, проходящей через центр масс до оси вращения крайнего балансира, м.

при этом отношение жесткости подвесок 2, 3, 4, 5 средних опорных катков 8, 9, 10 и 11 к жесткости подвесок 1 и 6 крайних опорных катков 7 и 12 составляет не менее 1:5, отношение статического хода средних подвесок 2, 3, 4, 5 к статическому ходу подвесок 1 и 6 крайних опорных катков составляет не менее 4:1, при равном динамическом ходе всех подвесок, исходные углы установки балансиров 13 и 18 по отношению к горизонтали в начале статических ходов подвесок у крайних подвесок меньше, чем у балансиров 14, 15, 16 и 17 средних подвесок. При этом отношение жесткости подвесок 2, 3, 4, 5 средних опорных катков 8, 9, 10 и 11 к жесткости подвесок 1 и 6 крайних опорных катков 7 и 12 составляет не менее 1:5, отношение статического хода средних подвесок 2, 3, 4 и 5 к статическому ходу крайних подвесок 1 и 6 для крайних опорных катков 7 и 12 составляет не менее 4:1, при равном динамическом ходе всех опорных катков, исходные углы ₁, ₂, ₃, ₄, ₅ и ₆ установки балансиров по отношению к горизонтали в начале статических ходов подвесок у крайних подвесок меньше, чем средних.

При этом статическая нагрузка всех опорных катков одинакова, а рабочие диаметры торсионов 21, 22, 23 и 24 средних подвесок 2, 3, 4 и 5 меньше, чем у торсионов 20 и 25 крайних подвесок 1 и 6..

Устройство работает следующим образом. При движении машины по ровной поверхности все подвески находятся в одинаковом положении, т.к. статическая нагрузка всех опорных катков одинакова. При движении по пересеченной местности в момент преодоления препятствий крайние и средние подвески работают по разному, обеспечивая более плавное движение, по сравнению с прототипом. Это объясняется большими статическими ходами средних подвесок, т.к. средние катки не выходят из контакта с гусеницей.

Заявителем изготовлены опытные образцы ходовых частей гусеничных машин, испытания которых подтвердили заявленные преимущества при существенном упрощении конструкции.

Список источников информации, принятых во внимание при патентном исследовании.

1. В.Чобиток. Ходовая часть танков. Подвеска. «Техника и вооружение» 8, 2005, Броне-сайт, июль 2006.

2. Патент РФ 30062, з. 2003132309, Универсальное многоцелевое гусеничное шасси. 2003.

3. Патент РФ 2013275, з. 4863139, Гусеничное транспортное средство,

4. Патент РФ 2162200, з. 99118689, Гусеничная машина. 1999. (прототип).

1. Ходовая часть гусеничной машины, снабженная системой подрессоривания, выполненной в виде индивидуальных торсионных балансирных подвесок опорных катков, отличающаяся тем, что жесткость подвески и хода крайних опорных катков выбраны из условия допустимых вертикальных колебаний корпуса машины по выражению

,

где I - момент инерции корпуса машины, кг·м/с ²,

Т - период колебаний корпуса машины, с,

L - расстояние от вертикальной координаты, проходящей через центр масс до оси вращения балансира крайней подвески, м,

при этом отношение жесткости подвесок средних опорных катков к жесткости подвесок крайних опорных катков составляет не менее 1:5, отношение статического хода средних подвесок к статическому ходу подвесок крайних опорных катков составляет не менее 4:1, при равном динамическом ходе всех опорных катков исходные углы установки балансиров по отношению к горизонтали в начале статических ходов подвесок у крайних подвесок меньше, чем у средних.

2. Ходовая часть гусеничной машины по п.1, отличающаяся тем, что статическая нагрузка всех опорных катков одинакова.

3. Ходовая часть гусеничной машины по п.1, отличающаяся тем, что рабочие диаметры торсионов средних подвесок меньше, чем у крайних подвесок.