Универсальный колесный движитель

Полезная модель относится к многоцелевым полноприводным транспортным средствам высокой проходимости в любых дорожных условиях. Универсальный колесный движитель содержит колеса с дисками, ободом, шиной, ступицей, приводные валы, управляемые муфты, раму, индивидуальный привод на все колеса. Диски колес выполнены конусообразной формы. Участки приводных валов выполнены с пересекающимися осями, причем угол пересечения осей выполнен с возможностью изменения своей величины от максимума до нуля. Ступица колеса связана с приводным валом посредством подшипникового узла и соединительной управляемой муфты. Рама выполнена шарнирно-сочлененной с возможностью перемещения составных частей на угол 90° в вертикальной плоскости. Технический результат - снижение давления колес на грунт за счет увеличения контактной поверхности колесного движителя на слабонесущих грунтах, и приспособляемость транспортного средства перенастраиваться в схему традиционного исполнения автомобилей с горизонтальной осью колес, что позволяет транспортному средству двигаться с повышенными скоростями по твердым грунтам. 2 ил.

Полезная модель относится к автомобилестроению, а более конкретно к многоцелевым полноприводным транспортным средствам высокой проходимости в различных дорожных условиях.

Известна конструкция снегоболотоходного транспортера «Урал-5920» - транспортное средство для перевозки грузов по грунтовым дорогам и местности, в том числе по снежному бездорожью, переувлажненной и заболоченной местности Полотна его гусениц армированы металлическими тросами, что обеспечивает им достаточную, прочность и малую вытяжку [http://uralaz.ru/company.php?id=66]. Аналогом является и гусеничная снегоболотоходная машина ТТМ-6901 [http://mz.perm.ru/business/produce/rz22/89/]. Этот снегоболотоход представляет собой гусеничную машину массой 24 т, скоростью движения от 3 до 18 км/час, с дорожным просветом 500 мм, и силовой установкой 300 л.с. Благодаря большой продольной базе гусениц - 4560 мм, обеспечивается среднее давление на грунт 0,02 МПа. Достоинством данных конструкций является низкое давление на грунт, а недостатком следует отметить относительную сложность кинематики трансмиссии и сравнительно низкий КПД гусеничных устройств.

В значительной мере свободно от перечисленных выше недостатков описанных аналогов устройство, выбранное в качестве прототипа. Это транспортеры-вездеходы на пневмокатках [Энциклопедия грузовых автомобилей. Фирмы, модели, конструкции. Москва. ЗАО «За рулем», 2001 год. 576 стр. , 307.]. Например, в вездеходе НАМИ-096 «Ураган» применяются вместо обычных колес пневмокатки, представляющие собой бочкообразные «пневматики» с низким внутренним давлением воздуха. Их диаметр - 1 м при ширине 1-1,5 м. Такие катки легко приспосабливаются к неровностям дороги и поглощают все толчки, поэтому оборудованные ими вездеходы вообще не нуждаются в подвеске. Обычно пневмокатки объединяются попарно в переднюю и заднюю тележки. Крутящий момент передается через систему шестерен. Такие машины способны легко передвигаться по болотам, песку и снегу [Энциклопедия грузовых автомобилей. Фирмы, модели, конструкции. Москва. ЗАО «За рулем», 2001 год. 576 стр. , 307.].

Основными недостатками прототипа являются сравнительно небольшая контактная поверхность колесного движителя с основанием дороги и быстрый износ специальных колес при взаимодействии с твердым покрытием дороги, и кроме того устройство обладает низкой энергоэффективностью из-за высокого коэффициента сопротивления движению колес на слабонесущих грунтах.

Задачей полезной модели является снижение давления колес на грунт за счет увеличения контактной поверхности колесного движителя на слабонесущих грунтах, и приспособляемость транспортного средства перенастраиваться в схему традиционного (классического) исполнения автомобилей с горизонтальной осью колес, что позволяет транспортному средству двигаться с повышенными скоростями по твердым грунтам.

Поставленная задача решается за счет того, что универсальный колесный движитель содержит колеса с дисками, ободом, шиной, ступицей, приводные валы, управляемые муфты, раму, индивидуальный привод на все колеса. Диски колес выполнены конусообразной формы, приводные валы - коленчатыми с пересекающимися осями, причем колено выполнено с возможностью изменения своей величины от максимума до нуля, а ступица колеса связана с приводным валом посредством подшипникового узла и соединительной управляемой муфты, рама выполнена шарнирно-сочлененной с возможностью перемещения составных частей на угол 90° в вертикальной плоскости.

Диски колес конусообразной формы представляют собой круглые выпуклые плиты, которые опираются на мягкий грунт практически всей поверхностью (площади кругов), поэтому грунт не прокалывается, как у колес традиционного исполнения.

Диски колес выполнены конусообразной формы и связаны с приводными валами и ступицами колес посредством подшипников, поэтому мягкий грунт не фрезеруется (не «зарывается»), т.к. колесо не вращается от приводного вала, а только совершает угловые перемещения в вертикальной плоскости с помощью вращающегося вала.

Наличие соединительной управляемой муфты позволяет передавать принудительное вращение ступицам колес, когда приводные валы переводятся из вертикального положения в горизонтальное, и колесный движитель преобразуется в традиционное («классическое») исполнение.

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена схема универсального колесного движителя в горизонтальном положении оси приводного вала, а на фиг. 2 - схема универсального колесного движителя в вертикальном положении оси приводного вала.

Универсальный колесный движитель содержит колесный диск 1 конусообразной формы, ступицу 2 колеса, шины 3, обод колеса 4, муфту 5, приводной вал 6 с регулируемым эксцентриситетом, подшипниковый узел 7 приводного вала, индивидуальный привод (гидромотор, электродвигатель, пневмодвигатель и т.д.) 8, гидроцилиндр наклона 9, раму 10, шарнирно-сочлененную с подшипниковым узлом 7.

Работает универсальный колесный движитель следующим образом.

На слабонесущих грунтах оператор придает приводному валу 6 вертикальное положение. Диск 1 колеса опирается на грунт торцевой поверхностью. Ступица 2 колеса через подшипники качения связанна с приводным валом 6. Муфта 5 выполнена управляемой (например, фрикционная, кулачковая, зубчатая) и в данном положении (вертикальном положении приводного вала) является нормально открытой (разомкнутой). При вращающемся вале 6 колесо принудительно не вращается, а совершает угловые перемещения в вертикальной плоскости.

Опорные участки приводного вала 6 выполнены с пересекающимися осями и расположены по отношению друг к другу под углом , a точка пересечения осей совпадает с вершиной конуса 1 диска. Угол при вершине 1 конуса диска составляет 180°-2. При этом длина образующей конуса R всегда больше радиуса основания r (фиг. 1). При повороте вала 6 на 180° наклонная образующая диска ложится на грунт, а опиравшаяся на грунт образующая перемещается в вертикальной плоскости на угол 2. Таким образом, за один оборот приводного вала 6 все образующие конуса диска 1 колеса последовательно соприкасаются с горизонтальной поверхностью грунта. Поскольку радиус r основания конуса диска 1 всегда меньше образующей R, то длины этих окружностей отличаются на некоторую величину L=2(R-r). Образующая диска 1 при вращении приводного вала на один оборот не возвращается в исходную позицию, а смещается на величину L. Установив на раму 10 два колеса и вращая приводные валы 6 в противоположных направлениях, получаем направленное поступательное перемещение рамы 10 на величину L за один оборот приводного вала 6. Количество пар колес зависит от грузоподъемности транспортного средства. Отключая левый или правый привод 8 можно получать поворот устройства влево или вправо по криволинейной траектории. Осуществляя одновременный реверс приводов 8, получаем движение устройства назад. Регулируя обороты приводов 8, изменяем скорость движения универсального колесного движителя от максимума до 0.

При выходе универсального колесного движителя на твердый грунт шарнирно-сочлененная рама 10 с помощью гидроцилиндров 9 переводит ось приводного вала 6 из вертикального в горизонтальное положение (фиг. 2). Эксцентриситет приводного вала 6 устанавливается в нулевое положение, обеспечивая соосность участков приводного вала. Механизм изменения величины эксцентриситета условно не показан. Муфта 5 переводится в нормально замкнутое положение, передавая крутящий момент от приводного вала на ступицу 2 колеса, и универсальный колесный движитель работает в традиционном колесном варианте, обеспечивая более высокие транспортные скорости.

Пятно контакта колеса с горизонтальной осью и пятно контакта колеса с вертикальной осью отличаются друг от друга в 412 раз в зависимости от диаметра колеса, что существенно расширяет потребительские свойства транспортного движителя, а перевод осей колес из вертикального положения в горизонтальное и наоборот обеспечивает универсальность нового технического решения для эксплуатации в самой разнообразной грунтовой обстановке (от водонасыщенных до твердых грунтов, включая рыхлые пески и снег).

Предлагаемое устройство может получить применение в районах освоения территорий Сибири, Дальнего Востока и крайнего Севера. Предлагаемое устройство с технической точки зрения легко осуществимо, а конусообразная поверхность диска может быть выполнена не только гладкой, но и рифленой (волнообразной), что обеспечит еще более высокие потребительские свойства транспортного средства.

Универсальный колесный движитель, содержащий колеса с дисками, ободом, шиной, ступицей, приводные валы, управляемые муфты, рамы, индивидуальный привод на все колеса, отличающийся тем, что диски колес выполнены конусообразной формы, приводные валы выполнены с пересекающимися осями, причем угол пересечения оси выполнен с возможностью изменения своей величины от максимума до нуля, а ступица колеса связана с приводным валом посредством подшипникового узла и соединительной управляемой муфты, кроме того, рама выполнена шарнирно-сочлененной с возможностью перемещения составных частей на угол 90° в вертикальной плоскости.

РИСУНКИ