Колесный электромеханический тягач
Использование: техника малой механизации работ в условиях фермерских и приусадебных хозяйств, строительных площадок, цеховых и складских помещений. Сущность изобретения: тягач реализован с ведущим рулевым блоком, либо с одним рулевым ведомым и одним ведущим блоками, либо с двумя ведущими блоками, один из которых является рулевым. Тягач содержит пневмоколесные агрегаты, вращательные электрические модуль-приводы с редукторными передаточными узлами в виде волновых или циклоидных зубчатых механизмов. Имеются рулевые рычаги, предусмотрены места крепления навесных и транспортируемых рабочих орудий и машин, а также средства для отбора мощности на стоянке и при резкопеременной нагрузке. Система управления электрических модуль-приводов представлена в виде средств последовательно-параллельного, совместного и раздельного управления пуском и остановом и электрозащиты, а также может включать в себя специализированные микропроцессоры. 3 с. и 13 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к технике малой механизации работ в условиях фермерских и приусадебных хозяйств, строительных площадок, цеховых и складских помещений, ангарах и парниках и иных аналогичных работах на ограниченных электрифицированных и неэлектрифицированных площядях.
Задача изобретения получение энергии целенаправленного действия с различными параметрами (1), увеличение управляемости (2), маневренности (3) и КПД (4), расширение технологических возможностей (5), увеличение тягового усилия (6) и автономности (7), уменьшение потерь энергии (8) и увеличение коэффициента мощности (9) тягача; создание такой электромеханической системы, которая, имея ограниченную мощность, позволяла бы нормально функционировать рабочим машинам и инструменту при их резко переменных механических нагрузках (10). Известны транспортные средства с моторными приводами, в частности сельскохозяйственные тракторы, тележки, тягачи, электробуксиры и т. п. (заявка ФРГ N OS 3107228, B 62 D 49/00, 23.09.82, N 38; многоцелевая сельскохозяйственная самоходная тележка с двигателем патент Великобритании N 2093415, B 62 D 49-06, от 02.09.82, N 4879; тягач патент Японии N 57-43468, B 62 D 49/06, B 64 G 1/10 от 14.09.82, N 2-1087; трактор патент Европейского патента ведомства N 0048777, B 62 D 49/06 от 07.04.82, N 14; блок с двигателем патент ЕПВ N 0054875, B 62 D 49/06, 51/06, 53/04, 30.06.82, N 26; тягач для навесного и прицепного оборудования авт.свид. СССР N 1013330, B 62 D 49/06 от 23.04.83, N 15; буксирное транспортное устройство для аэропортов патент ФРГ N OS 3227246, B 62 D 49/00 от 03.03.83, N 9; трактор патент США N 43633374, B 62 D 49/00 от 14.12.81 т.1025 N 2; колесный тягач авт.свид. СССР N 1030234, B 62 D 49/02 от 23.07.83, N 27; сельскохозяйственное транспортное средство заявка ЕПВ N 0075484, B 62 D 49/06, 21/18 от 30.03.83, N 13; малогабаритный четырехколесный трактор заявка Японии N 58-52865, B 62 D 49/00 от 25.11.83, N 2-1322; тягач буксировки с/х машин заявка Франции N 2535668, B 62 D 49/00, B 60 D 1/08 от 11.05.84, N 19; трактор заявка ФРГ N OS 3342025, B 62 D 49/06 от 24.05.84, N 21; самодвижущееся грузовое транспортное средство заявка ФРГ N OS 3300335, B 62 D 49/06 от 12.07.84, N 28; трехколесное транспортное средство авт. свид. СССР N 1221017, B 62 D 61/08 от 30.03.86, N 12; полноприводной трактор авт. свид. СССР N 1437251 AI, B 62 D 49/08 от 15.11.88, N 42; полноприводное транспортное средство - авт.свид. СССР N 1357269 AI, B 62 D 7/14 от 07.12.87, N 45; тягач для перемещения прицепов и полуприцепов авт.свид. СССР N 371115, B 62 D 49/04 от 22.11.73, N 12; электротрактор кабельного питания авт.свид. СССР N 97794, кл. 45а, 32), которые в качестве двигательных устройств используют известные тяговые двигатели, отличаются конструкцией и техническими возможностями механизма передвижения, сцепки, кабелеукладывающего механизма и другими локальными элементами, и по совокупности, кроме позиций 6 и 7, не решают поставленную задачу. Известны также узлы электроснабжения транспортных средств гибкими токопроводами и устройства для натяжения и координации токоподводящего кабеля (гибкий токопровод для транспортного средства авт.свид. СССР N 1306756 AI, B 60 L 5/00 от 30.04.87, N 16, устройство для натяжения кабеля авт.свид. СССР N 1449385 AI, B L 9/08 от 07.01.89, N 1 и кабельное питание с вертикальным барабаном электротрактора авт.свид. СССР N 97794 кл. 45а, 32), которые имеют первый упорные ролики, упорный узел и контрольный блок со схемой защиты и концевыми выключателями, второй кабельный барабан с электроприводом его вращения, а третий кабелеукладывающий механизм над барабаном на стреле с приводом согласованного вращения и удерживающее устройство с роликами, стянутыми пружинными рамками и не решает поставленную задачу по позициям 4, 6, 7, 8 и 9. Наиболее близким к изобретению по существу и совокупности признаков являются тягач для перемещения прицепов и полуприцепов (авт.свид. СССР N 371115 B 62 D 49/04 от 22.11.73 г.), электробуксир Б.И.Декопова для передвижения транспортных средств (авт. свид. СССР N 1167095 A, B 62 D 49/04 от 15.07.85, N 26) и трактор с электрическим приводом и двойным сочленением для внутрихозяйственных работ в животноводческих помещениях (DE, AI N 3327831, B 62 D 49/00, 1985). Первый отличается тем, что механизм передвижения выполнен в виде установленных на боковых стенках шасси тяговых двигателей, кинематически соединенных с ведущим обрезиненным колесом и что сцепка выполнена в виде вертикального вала, являющегося осью поворота тягача, с запорными планками, установленными на тягаче, взаимодействующими с полуцилиндром, снабженным пазом и прорезями под запорные планки, установленным на прицепе. Второй выполнен на основе аккумуляторного электропривода и отличается тем, что система управления снабжена двумя контроллерами, один из которых размещен на площадке буксира, а другой в кабине транспортного средства, причем электропривод ведущего моста содержит двигатель постоянного тока, электромагнитный тормоз, пусковые реле и реле управления, причем последними двигатель и тормоз подключены к контроллерам. Кроме того, сцепка буксира снабжена двигателем перемещения, концевыми выключателями, контактным реле, кнопками выключения и переключателем, с помощью которых двигатель перемещения подключен к системе управления. Третий отличается тем, что он имеет два шарнира сочленений. Шарнир состоит из пальца, который поворотно установлен в переднем и заднем блоках и закреплен с помощью вертикально расположенного пальца, закрепленного в раме шарнира. Видно, что ни тягач для перемещения прицепов и полуприцепов, ни электробуксир, ни трактор с электрическим приводом назвать аналогом изобретения нельзя, так как указание лишь на механизмы передвижения, установленные на боковых стенках, и специальную конструкцию сцепки тягача, на два контроллера в системе управления, размещенных по различным местам, на традиционный состав электропривода и подключение его устройства управления к системе управления буксира или на электрический привод и на два шарнира сочленений, выполненных определенным образом, не решает задачу в целом. Техническое решение тягача, буксира и трактора не позволяет достичь совокупности целей, поставленных перед изобретением. Решение поставленной технической задачи получение энергии целенаправленного действия с различными параметрами, увеличение управляемости, маневренности и КПД, расширение технологических возможностей, увеличение тягового усилия и автономности, уменьшение потерь энергии и увеличение коэффициента мощности, а также создание электромеханической системы ограниченной мощности, способной обеспечить нормальную работу рабочим машинам и инструменту при их резкопеременной механической нагрузке достигается выполнением колесного электромеханического тягача в виде одного ведущего рулевого блока (фиг. 1 и 2), двух блоков, шарнирно соединенных платформой, один из которых является рулевым ведомым, а другой силовым ведущим (фиг.3 и 4) и двух ведущих шарнирно связанных силовых блоков, один из которых является рулевым (фиг.5 и 6). Повышение КПД при одновременном увеличении управляемости и маневренности достигается применением в колесном электромеханическом тягаче (фиг.1 и 2) одного ведущего рулевого блока, состоящего по меньшей мере из одноколесного 19 рулевого агрегата 13 с рычажно-рулевым устройством 16 и противовесом 14, компенсирующим силы тяжести навесных рабочих машин и орудий, который может быть заменен аккумуляторной батареей с преобразователем или без него, и электрического модуль-привода с двумя вращательными электродвигателями 12, 15, свободные концы валов которых имеют унифицированные присоединительные размерные места для отбора мощности 25, между двигателями 12, 15 установлены передаточное устройство в форме комбинированного волнового редуктора с роликовым эксцентриковым генератором волн, имеющего жесткие корпусные зубчатые мелкомодульные колеса 17, подшипники скольжения 18, ходовое пневмоколесо 19, жесткое ведомое зубчатое мелкомодульное колесо 20, ответное зубчатое гибкое либо плавающее колесо 21, внешнюю обойму роликового подшипника-толкателя 22, внутреннюю обойму роликового подшипника-толкателя 23, ролики генератора волн 24, а также колесный агрегат 13 так, что пневмоколесо 19 его охватывается портальной подпружиненной с защелкой стояночной опорой-подъемником 26, шарнирно укрепленным свободными концами к корпусам электродвигателей 15, 12. Система электроснабжения тягача: гибкий кабель 1, устройство координации кабеля 2, кабельный барабан с пружинным самовозвратом 3, поворотное основание 4 и силовой кабель 5 смонтирована над колесным агрегатом 13, а управляющее устройство с узлом последовательно-параллельного пуска и останова двигателей 12, 15: контрольный кабель 6, пульт управления 7, аппаратура автоматического пуска и защиты 9 модуль-привода на рулевых рычагах 8. Такие редуктор, система электроснабжения и управляющее устройство позволяют водителю управлять двигателями 12, 15 как совместно, так и раздельно, а также постоянно контролировать работу тягача и целенаправленно управлять им. Устройство крепления навесных орудий с унифицированными присоединительными размерами 11 предназначено для различных сельскохозяйственных и иных орудий и механизмов, например плуга 10. Повышение КПД тягача достигается применением двухдвигательного устройства и управляющего устройства с узлом последовательно-параллельного пуска и останова и возможностью совместной и раздельной работы. Такое решение требует меньшей энергии при переходных режимах и позволяет экономить ее при установившемся движении тягача с малыми нагрузками, например при движении тягача без навесных орудий. Расширение технологических возможностей, увеличение тягового усилия и автономности при сохранении способности обеспечить нормальную работу рабочим машинам и инструменту при их резкопеременной механической нагрузке достигается выполнением колесного электромеханического тягача (фиг.3 и 4) в виде шарнирно соединенных 27 платформой 36 двух блоков, первый из которых 13 является рулевым ведомым одноколесным по меньшей мере агрегатом с рулевыми рычагами 8 для водителя и с ручным электроуправлением 7 электрическим модулем-приводом 31, а второй силовым ведущим блоком в форме ведущего электромеханического моста с двумя пневмоколесами 32, установленных с возможностью ручного регулирования колеи на оси и имеющих места крепления навесных орудий и машин с унифицированными присоединительными размерами 27, 33. В районе кабины водителя 28 и его кресла 34 смонтирована система электроснабжения и технические средства управления и защиты электрического модуль-привода 31; кабельный барабан с пружинным самовозвратом 3, устройство координации кабеля 2, аппаратура автоматического пуска и защиты 29, силовой кабель 30 и контрольные кабели и провода системы дистанционного управления и контроля 35. Устройства отбора мощности с разными параметрами (на фиг. 3 не показаны) используются совместно с подъемником 37. Все это позволяет получить не только экогологически чистую механическую энергию целенаправленного действия с различными параметрами, повышенную маневренность и большие технологические возможности тягача, но и создать электромеханическую систему, способную обеспечить нормальную работу от устройств отбора мощности рабочих орудий и инструмента при их резкопеременных механических нагрузках. Последнее достигнуто за счет использования запасов кинематической энергии пневмоколес 32 через два устройства отбора мощности 46 от двух валов передаточного устройства модуль-привода 31 ведущего электромеханического моста с колесами 32, которое выполнено из двух пар конических зубчатых колес 38, 39, 40, 41, волнового или циклоидного зубчатого механизма 42, 43, 44, 45, при положении подъемника 37 в позиции стояночной опоры. Увеличение коэффициента мощности тягача, его тягового усилия, маневренности и автономности, а также расширение технологических возможностей и уменьшения потерь энергии достигается применением двух ведущих блоков (фиг. 5 и 6): первого рулевого 13 с диаметром колес d и передаточным числом jd 13, 12, 5, 9, 7, 48, 8 без кабельной системы электроснабжения и противовеса и второго электромеханического моста 31, 38-45 с диаметром D колес 32 и передаточным числом jD 5, 29, 31, 33, 32, шарнирно сферической парой 49, 11 соединенных между собой платформой 36. Система электроснабжения выполнена главным и вспомогательным источниками 47 так, что потери электроэнергии в проводах и кабелях минимальны, причем при одинаковых скоростных параметрах электродвигателей передаточные числа модуль-приводов относятся как диаметры колес jd/jD= d/D, при одинаковых кинематических параметрах отношение скоростных определяется обратной зависимостью![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
Формула изобретения
1. Колесный электромеханический тягач, содержащий одноколесный агрегат, снабженный узлом крепления навесных орудий и машин с унифицированными присоединительными размерами, рычажно-рулевым приспособлением и установленным на платформе противовесом, электрический модульный привод с расположенным на рулевых рычагах узлом управления и совместно управляемыми электродвигателями, размещенными по обеим сторонам колеса и связанными с ним посредством редукторного передаточного узла, стояночную опору и систему электроснабжения, отличающийся тем, что передаточный узел выполнен в виде комбинированного с волновыми либо циклоидными и неволновыми зубчатыми парами механизма, а стояночная опора в виде охватывающего колесо портального подпружиненного подъемника, шарнирно прикрепленного концами к корпусам электродвигателей с возможностью механического защелкивания на платформе при движении тягача, система электроснабжения смонтирована над колесным агрегатом и состоит из гибкого токопроводящего кабеля, самовозвратного кабельного барабана и блока координации кабеля, валы электродвигателей выполнены с возможностью отбора мощности при стоянке тягача на опоре и резкопеременной нагрузке, а узел управления электрическим приводом с возможностью последовательно-параллельного пуска и останова электродвигателей, а также раздельного управления ими. 2. Колесный электромеханический тягач, содержащий ведомый и ведущий блоки, первый из которых выполнен с одноколесным по меньшей мере агрегатом и рычажно-рулевым приспособлением, а второй с мостом в виде двухколесного агрегата, однодвигательным электрическим модульным приводом, включающим в себя редукторный передаточный узел, платформой и узлом крепления транспортируемых рабочих орудий и машин с унифицированными присоединительными размерами, систему электроснабжения с гибким токоподводящим кабелем, самовозвратным кабельным барабаном и блоком координации кабеля, узел управления электрическим приводом, расположенный на рулевых рычагах, отличающийся тем, что между ведомым блоком и платформой ведущего блока установлено шарнирное соединение, связанное с рычажно-рулевым приспособлением и узлом крепления навесных рабочих орудий и машин, передаточный узел электрического привода выполнен в виде конической зубчатой передачи из двух пар шестерен, волнового или циклоидного зубчатого механизма, колеса моста ведущего блока установлены с возможностью ручного регулирования колеи на оси, закрепленной в подшипниках по обе стороны от кресла водителя, под передаточным узлом установлена стояночная подъемник-опора с двумя подпружиненными стойками, шарнирно связанными с днищем передаточного узла по оси колесной пары в местах стыка днища и продольных опорных элементов платформы, имеющих механические защелки для крепления стоек при движении тягача, ведомые валы шестерен первой и второй пар конической зубчатой передачи выполнены выступающими из корпуса передаточного узла с возможностью отбора мощности для гибких валов орудий и машин и нагружения в период нахождения стояночной подъемника-опоры в рабочем положении и резкопеременной нагрузки, блок координации кабеля установлен на поворотном основании над крышей кабины водителя, а узел крепления транспортируемых рабочих орудий и машин расположен по оси платформы за колесной парой моста. 3. Колесный электромеханический тягач, содержащий два ведущих блока, первый из которых выполнен с одноколесным по меньшей мере агрегатом, рычажно-рулевым приспособлением и электрическим модульным приводом, включающим в себя редукторный передаточный узел, а второй с мостом в виде двухколесного агрегата, однодвигательным электрическим модульным приводом, включающим в себя редукторный передаточный узел, и платформой, связанной с первым ведущим блоком через шарнирное соединение, к которому примыкает узел крепления навесных рабочих орудий и машин с унифицированными присоединительными размерами, автономную систему электроснабжения с источником электроэнергии постоянного тока, узел управления системой электроснабжения и электрическими приводами, отличающийся тем, что электрический привод первого ведущего блока выполнен с электродвигателями, размещенными по обеим сторонам колеса, по меньшей мере один из электрических приводов снабжен узлом стояночного отбора мощности, а колесные агрегаты стояночными подъемниками-опорами, установленными встречно с исключением возможности перевода их из рабочего положения в транспортное под действием продольных по отношению к тягачу внешних усилий, второй ведущий блок выполнен с узлом крепления транспортируемых рабочих орудий и машин с унифицированными присоединительными размерами, а в систему электроснабжения дополнительно введены тепловой двигатель и кинематически с ним связанный дополнительный электрический генератор. 4. Тягач по одному из пп.1 3, отличающийся тем, что электродвигатели выполнены в виде электродвигателей постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения. 5. Тягач по пп.1 или 2, отличающийся тем, что в него введена дополнительная система электроснабжения в виде химического источника постоянного тока. 6. Тягач по пп.1 и 5, отличающийся тем, что химический источник постоянного тока установлен в качестве противовеса. 7. Тягач по пп.2 и 5, отличающийся тем, что химический источник постоянного тока установлен по краям платформы против колес моста с расположением задней границы кресла водителя и источника по одной линии. 8. Тячач по п.3, отличающийся тем, что при одинаковых скоростных параметрах электродвигателей электрических приводов передаточные отношения их передаточных узлов установлены соотносящимися друг к другу как диаметры колес колесных агрегатов. 9. Тягач по п.3, отличающийся тем, что при одинаковых кинематических параметрах передаточных узлов электрических приводов угловые скорости их электродвигателей установлены соотносящимися друг к другу как диаметры колес колесных агрегатов с инверсией отношения последних. 10. Тягач по п.3, отличающийся тем, что источник электроэнергии постоянного тока выполнен в виде аккумуляторной или солнечной батареи. 11. Тягач по пп.3 и 4, отличающийся тем, что в первом и втором ведущих блоках электродвигатели являются соответственно торцевого и цилиндрического исполнения. 12. Тягач по п. 3, отличающийся тем, что дополнительный электрический генератор выполнен трехфазным, а электродвигатели трехфазными асинхронными, при этом в цепях питания электродвигателей от генератора включены конденсаторы, образующие компенсаторы реактивной мощности. 13. Тягач по п.12, отличающийся тем, что электродвигатели и конденсаторные компенсаторы включены по схеме "звезда". 14. Тягач по п.12, отличающийся тем, что электродвигатели и конденсаторные компенсаторы включены по схеме "треугольник". 15. Тягач по п.13 или 14, отличающийся тем, что в один из линейных проводов системы электроснабжения введено токовое реле с возможностью включения конденсаторного компенсатора при линейном токе, меньшем 30% от номинального значения. 16. Тягач по п.3, отличающийся тем, что узел управления системой электроснабжения и электрическими приводами выполнен с программируемым микропроцессором.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6