Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности



Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности
Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности
Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности
Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности
Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности
Устройство повышенной проходимости в виде двух параллельных колес и расположенного между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности

 


Владельцы патента RU 2504481:

Фролов Михаил Петрович (RU)

Изобретение относится к устройству колесных движителей повышенной проходимости и может быть использовано в колесной технике специального назначения, в мотоциклах и снегоходах. Устройство использует систему двух обычных колес, расположенных параллельно, между которыми могут устанавливаться несколько видов колес: эллипсообразное с шиной, арочное с шиной или арочная круговая обрезиненная поверхность. Система колес имеет общую ось вращения. Между двумя обычными ведущими колесами может устанавливаться эллипсообразное колесо с шиной. Оно образовано с торца двумя небольшими внешними дугами, равными радиусу боковых колес, а также двумя дугами большего радиуса, чем радиусы боковых колес, и расположено симметрично относительно оси вращения. Возможна установка между боковыми колесами колес с арочной шиной или круговой арочной обрезиненной поверхностью. Достигается увеличение проходимости и тягово-сцепных показателей движителя. 6 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к транспортным средствам, а также к колесной технике специального назначения.

Уровень техники

Для сухопутных транспортных средств колесо является основным видом движителя.

К колесному движителю предъявляются специальные требования, которые дают возможность обеспечить следующее:

1. Хорошее сцепление шины с опорной поверхностью, позволяющее снизить буксование и юз колес при передаче тяговых, тормозящих и боковых сил.

2. Низкое давление шин на опорную поверхность, что обусловливает высокую проходимость машины.

3. Все силы, действующие на автомобиль, передаются через шины и колеса на дорогу, вызывая деформацию шин и дороги.

Сцепление опорной поверхности колеса с грунтом происходит за счет сил трения, возникающих между шиной и грунтом.

Известно, что сила трения катящегося тела обратно пропорциональна радиусу колеса, т.е. чем больше радиус катящегося тела, тем меньше сила трения и тем меньшее препятствие оказывают ему неровности поверхности.

При расчете длины площади контакта колеса с грунтом определяющим показателем является радиус колеса, т.е. чем он больше, тем больше длина площади контакта.

Итак, давление колеса на грунт уменьшается с ростом длины площади контакта. В этом случае удельное давление колеса на дорогу (опорную поверхность) является основным измерителем проходимости транспортного средства по дорогам с мягким покрытием (снег, песок и др.) Площадь отпечатка предопределяет давление в контакте шины с опорной поверхностью, сопротивление движению и сцепление колеса.

На дорогах с твердым покрытием основное значение имеют силы трения. На рыхлых грунтах значение сил сдвига и среза возрастает и во многих случаях является определяющим. Наибольший сдвиг и срез грунта можно представить как произведение коэффициента буксования на длину опорной поверхности колеса.

Поэтому для улучшения тяговых качеств и проходимости колесных движителей стремятся к увеличению опорной поверхности и эффективности зацепления ведущих колес.

Погружение колеса в мягкий грунт происходит до тех пор, пока удельное давление колеса на дорогу не станет равным несущей способности грунта (удельное сопротивление грунта вертикальной нагрузке). Чем больше погружается колесо в грунт, тем больше сопротивление качению. Сила сопротивления может вырасти настолько, что автомобиль не сможет преодолеть ее по условиям сцепления. Чтобы преодолеть возросшее сопротивление движению, автомобили, работающие в этих условиях, должны обладать большей тяговой силой и большим динамическим фактором, чем автомобили, работающие на хороших дорогах.

Сопротивление почвы нагрузке зависит в значительной степени и от ее уплотнения, причем чем выше плотность почвы, тем лучше тяговые качества имеет автомобиль (трактор).

Движитель автомобиля (трактора) при взаимодействии с почвой подвергает ее смятию и сдвигу в разных направлениях. В результате в почве образуются поля напряжений, распространяющихся как в глубину, так и разные стороны от места приложения нагрузки. Способность почвы выдерживать такие напряжения в значительной степени предопределяет тягово-сцепные качества автомобиля (трактора). Поэтому сопротивление почвы сжатию и сдвигу являются основными показателями, влияющими на тягово-сцепные качества движителя. В последнее время появились сообщения о применении некруглых колес, которые имеют увеличенную длину поверхности контакта с грунтом. Некруглые колеса являются по существе переходными от обычных колес к гусеницам.

При анализе работы ведущего обычного колеса, арочных и овальных колес установлено, что их основные недостатки состоят в следующем.

1. У обычных колес из-за наличия постоянного динамического радиуса образуется недостаточная длина опорной поверхности и высокое удельное давление, а также возникает уменьшение радиуса кривизны траектории движения колеса с ростом его осадки в грунт (снег).

2. У шин с регулируемым давлением и арочных образуются значительные потери на сопротивление качению, что определяет ограниченную величину пробега.

3. У овальных шин - гибкий обод и сложный привод перевода с круглого в овальный и наоборот.

Известно изобретение "Эллипсообразное колесо транспортного средства" патент России №2011549, кл. B60B 19/00, 1994 г. Автор - Можар И.В. Это эллипсообразное колесо, содержащее гибкий обод, состоящее из шарнирно соединенных между собой звеньев. Эллипсообразная форма обода создается гидросистемой колеса, что усложняет конструкцию колеса и уменьшает надежность его работы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является изобретение «Вспомогательный диск «ALPO» для повышения проходимости транспортного средства», патент России №2088420 (13), кл. B60B 15/26, 1997 г. Автор Постников А.В. Это колесо, к торцу которого крепится диск в форме кольца с грунтозацепами, который меньше наружного диаметра основного колеса на высоту шины.

При прохождении грунтов с низкой несущей способностью колесо погружается на половину высоты шины колеса, а вспомогательный диск выполняет роль уширителя основного колеса. Однако недостаточная ширина вспомогательного диска, расположенного с одной стороны колеса, не обеспечивает достаточной площади опоры; грунт в основном будет выдавливаться в сторону от данного устройства и незначительно уменьшит удельное давление на грунт. Кроме того, радиус качения вспомогательного диска меньше радиуса основного колеса, что повышает силу трения катящегося тела.

Чтобы уменьшить это явление предлагается данное изобретение.

Сущность изобретения

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что два обычных колеса равного диаметра расположены параллельно и удалены на некоторое расстояние друг от друга. Между этими колесами устанавливается эллипсообразное колесо с шиной, диаметр которого равен или меньше диаметра боковых параллельных колес. Возможны варианты размещения между двумя параллельными колесами колеса с арочной шиной, либо с круглой арочной поверхностью (обрезиненной) или другого типа овального колеса. Система этих колес имеет общую ось вращения.

Данное устройство (система колес) позволяет использовать отдельные преимущества обычного колеса и овального (арочного). Это объясняется тем, что обычное колесо хорошо работает на твердых грунтах, а овальное (арочное) на слабых.

Описание чертежей

На Фиг.1 схематично изображен вариант устройства системы двух колес с одним вспомогательным эллипсообразным колесом (Фиг.2. в разрезе) или арочным колесом между параллельными обычными колесами (Фиг.5. в разрезе) с названием "Устройство повышенной проходимости" в виде двух параллельных колес и между ними эллипсообразного колеса или круговой арочной поверхности.

Осуществление изобретения

Устройство состоит из двух обычных колес 1 и 2 (Фиг.1-2) с шинами 3 и 4, закрепленных на ободах 5 и 6 и вращающихся на общей оси О11, к торцам колес 1 и 2 за счет крепежных болтов 7 и 8 монтируется эллипсообразное колесо 9, на эллипсообразном ободе 10 установлена шина 11.

Эллипсообразное колесо 9 (Фиг.1-2) образовано частью внешней дуги, равной радиусу колеса 1 и 2 R1, и двумя дугами радиусов R2 и R3, больших, чем радиус обычного колеса, которые в точках 12 и 13, а также в точках 14 и 15 замыкают эллипсообразную поверхность колеса. Большая ось эллипсообразного колеса делит его на равные части относительно оси вращения. При повороте системы колес на один оборот обычные колеса и эллипсообразное колесо опираются на поверхность дороги одновременно два раза, т.к. часть внешней дуги эллипсообразного колеса вдоль большой оси равна радиусам обычных боковых колес.

В случае использования варианта системы колес с внутренним колесом в виде арочной шины 16 (Фиг.5) или круглой арочной обрезиненной поверхности 17(Фиг.6), а также в виде другого овального колеса (не показан на фигуре) сущность технического решения сохраняется. Во всех предложенных вариантах в данной системе колес повышаются тягово-сцепные показатели устройства.

Устройство работает следующим образом

При подведении крутящего момента к оси системы колес они будут одновременно вращаться, т.е. два боковых параллельных обычных колеса 1 и 2 (Фиг.1-2) и внутреннее эллипсообразное колесо 9, или арочное колесо с шиной 16 (Фиг.5), или обрезиненная арочная поверхность 17 (Фиг.6).

В случае качения системы колес по твердой поверхности два боковых параллельных колеса равного диаметра образуют опорную поверхность 17-18 (Фиг.3), к которой добавляется часть опорной поверхности вспомогательного внутреннего эллипсообразного колеса 9. Это связано с тем, что торцевая часть эллипса образована внешней дугой (между точками 12-13 и 14-15 - Фиг.1) радиуса, равного радиусам обычных колес 1 и 2. В этом случае опорные поверхности обычных колес и торца эллипсообразного колеса суммируются, что уменьшает удельное давление на дорогу. При использовании варианта внутреннего колеса в виде арочной шины или арочной обрезиненной поверхности (Фиг.5-6) опорную поверхность 19-20 образуют только боковые обычные колеса.

В случае качения системы колес по грунту с низкой несущей способностью обычные боковые колеса 1-2 будут погружаться в грунт (оседать) и в это время вступает в работу внутреннее вспомогательное эллипсообразное колесо 9 (Фиг.4), или арочная обрезиненная поверхность 17, или арочная шина 16 (Фиг.5). В этом случае давление грунта воспринимают два боковых обычных колеса и две дугообразные поверхности эллипсообразного колеса с радиусами вращения R2 и R3 (Фиг.1) больше, чем радиус обычных колес 1-2. За счет дополнительной опорной поверхности эллипсообразного колеса (больших дуг) уменьшается удельное давление на грунт, а за счет большого их радиуса уменьшается коэффициент качения. Кроме этого, грунт оказался сжатым в замкнутом пространстве 21 (Фиг.4), или в замкнутом пространстве 22 (Фиг.5), т.е. между дисками боковых колес, а сверху поверхностью большой дуги эллипсообразного колеса 9 (Фиг.4) или арочной поверхности 16,17 (Фиг.5,6 соответственно).

Эта ситуация повышает плотность грунта, уменьшает осадку системы колес, т.е. увеличивается общая суммарная площадь опоры системы колес, уменьшается удельное давление, улучшается сцепление с грунтом (за счет повышения плотности) и в итоге увеличиваются тягово-сцепные свойства движителя, в том числе и за счет больших дуг эллипсообразного колеса.

При использовании вспомогательного внутреннего колеса в виде арочной шины или арочной обрезиненной поверхности в условиях качения системы колес по грунту с низкой несущей способностью сущность их взаимодействия с опорной поверхностью будет аналогична описанному. В этом случае грунт также окажется сжатым в замкнутом пространстве, но уже между дисками боковых колес и поверхностью арочной шины или арочной обрезиненной поверхностью колеса. Как результат такого взаимодействия и в этом случае увеличиваются тягово-сцепные свойства движителя.

Источники информации

1. Фонарев К.С., Данилов О.Ф., Бабичев Д.Т., Суржиков А.Ф., Оганесян Г.Ф., Фонарев К.К., Фонарев Л.К. Патент Российской Федерации №2207249, кл. B60B 9/00, B62D 57/02, 27.06.2003 г.

2. Постников А.В. Патент Российской Федерации №2088420, кл.B60B 15/26, 27.08.1997 г.

3. Бочаров Н.Ф. и др. Конструирование и расчет колесных движителей.

4. Иванов В.В., Илларионов В.А., Морин М.И. Основы теории автомобиля и трактора. М., 1977.

Устройство системы двух параллельных обычных колес и расположенных между ними вспомогательного эллипсообразного колеса с шиной или колеса с арочной шиной либо с круглой арочной обрезиненной поверхностью с общей осью вращения, отличающееся тем, что между двумя обычными колесами равного диаметра, расположенными параллельно и удаленными на некоторое расстояние друг от друга, закреплено эллипсообразное колесо, образованное двумя частями внешней дуги, равными радиусу двух обычных колес, а также двумя дугами равного радиуса, но с большей величиной радиуса колес, замыкающими эллипсообразную поверхность, большая ось которой делит ее на равные части относительно оси вращения, с возможностью установки вместо эллипсообразного колеса колеса с арочной шиной либо с круглой арочной обрезиненной поверхностью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к колесам самоходных транспортных средств, в частности к радиально регулируемым приспособлениям для увеличения силы сцепления колес с грунтом.

Изобретение относится автомобильному транспорту. Способ характеризуется вводом в зону контакта колес с опорной поверхностью части обвода путем создания перекоса между ними соответствующим смещением направляющих колес обвода относительно опорных колес транспортного средства.

Изобретение относится к комбинированным колесам транспортных средств. Комбинированное колесо состоит из двух рядов малых колес, расположенных в шахматном порядке на ободе.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к переходным устройствам для установки дополнительных колес на управляемый мост комбайна при сдваивании его ведущих колес или переоборудовании комбайна на полугусеничный ход.

Изобретение относится к колесному транспорту, а именно к устанавливаемым на движители транспортных средств вспомогательным устройствам в целях повышения их проходимости при агрегатировании с навесным оборудованием, движении по скользкой дороге, в условиях бездорожья, наличии подстилающего мерзлотного слоя и малой несущей способности почв.
Изобретение относится к автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в дождевальных машинах. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в дождевальных машинах. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному транспорту, а именно к дополнительно устанавливаемым вспомогательным устройствам для повышения проходимости колесных транспортных средств при их движении по скользкой дороге, в условиях бездорожья, при плохих погодных условиях и малой несущей способности почв.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к области тракторного и транспортного машиностроения, в частности к средствам повышения проходимости, устанавливаемым непосредственно на колеса. Устройство состоит из обода, механизма выдвижения грунтозацепов и автоматического регулятора. Обод представляет собой кольцо с отверстиями для грунтозацепов и боковую стенку. Боковая стенка обода жестко соединена с кольцом. Диаметр кольца равен диаметру основного колеса транспортного средства. На внешней поверхности кольца выполнены неровности. Грунтозацепы снабжены ограничителями их перемещения. Механизм выдвижения грунтозацепов выполнен в виде шарнирно насаженной на ось основного колеса втулки, на которой закреплены внутренние концы грунтозацепов. Боковая стенка обода шарнирно соединена с втулкой, внешние концы грунтозацепов вставлены в отверстия кольца. Грунтозацепы имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали. Между втулкой и осью установлена управляемая муфта сцепления. Достигается улучшение тягово-сцепных свойств ведущих колес мобильных энергетических средств при работе в тяжелых дорожных условиях путем применения как ручного, так и автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к колесным движителям повышенной проходимости. Устройство уменьшения уплотняющего воздействия транспортного средства на дорогу содержит стандартное колесо. Между колесом и дорогой размещена замкнутая лента, форма которой в поперечном сечении определяется вращающимися вокруг своих осей роликами. Оси роликов закреплены по периметру между упорными пластинами, имеющими произвольную форму, закрепленными по обе стороны колеса. Достигается увеличение проходимости транспортного средства. 1 ил.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к вездеходам на многофункциональных энергоэффективных движителях повышенной проходимости. Шаговиброкат выполнен в виде движителя и содержит два обода двухскатного колеса, соединенных приводным валом, и тормозное устройство. На приводной вал установлены муфта синхронизации и внутренний обод, с внешней стороны которого соосно с приводным валом смонтирована труба с внутренней резьбой и гайкой совместно со шлицевой трубкой, установленной на шлицах приводного вала. На шлицевой трубке соосно с ней смонтированы тормозной диск, а также зубчатое колесо и ползун, охватывающий параллельные направляющие внешнего обода, с возможностью свободного вращения относительно шлицевой трубки. На внешнем ободе двухскатного колеса установлены две параллельные рейки в зацеплении с зубчатым колесом. На внешней стороне внутреннего обода и внутренней стороне внешнего обода двухскатного колеса на максимальном радиусе обода расположены цилиндрические выступы. Достигается повышение проходимости по поверхностям с различной несущей способностью и пересеченной местности, повышение надежности, скорости. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к дополнительно устанавливаемым на основной движитель вспомогательным устройствам. Бесшарнирная гусеничная цепь содержит звенья-траки, изготовленные из композитных материалов. Звенья-траки имеют беговую плиту, направляющие для колеса, фигурные выемки с ребрами жесткости, основные и вспомогательные грунтозацепы, вертикальные срединные отверстия беговой плиты, в центральное из которых с внутренней стороны беговой плиты крепится V-образная опорная направляющая для установки в протектор колесного транспортного средства. Крайние срединные отверстия используются для установки асфальтоходных башмаков или дополнительных грунтозацепов. В боковой вертикальной поверхности платформы беговой плиты выполнены горизонтальные внутренние технологические пазы для установки уширителей гусеничной цепи различного типа. Достигается повышение проходимости. 4 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкциям колесных движителей повышенной проходимости по бездорожью, например грунтам, болотам и снегам тундры. Способ и устройство включают замкнутую волнообразную оболочку, находящуюся между колесом и дорогой, имеющую увеличенную форму колеса и контактируемую с ним посредством веса транспортного средства. При этом происходит увеличение площади соприкосновения с дорогой и дифференцирование удельного давления на дорогу. Технический результат - увеличение проходимости транспортного средства. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Дождевальная установка содержит опорное основание, пневматические колеса, питающий шланг, стояк с дождеобразующим устройством, трубчатые почвоуглубители, которые прикреплены к колесам. Новым является то, что с внешних сторон трубчатых почвоуглубителей установлены соосные кольцевые надставки, выполненные из прорезинового материала, каждая кольцевая надставка выполнена с окружным кольцевым разрезом с образованием кромок, в области которых выполнены ряды отверстий для соединения кромок друг с другом стяжками. Техническим результатом изобретения является повышение поперечной устойчивости от сползания дождевальной установки на склоновых участках за счет использования прорезинового материала соосных кольцевых надставок трубчатых почвоуглубителей, имеющих больший коэффициент трения. 5 ил.

Устройство содержит кольцевой элемент (106), имеющий наружную стенку (108), имеющую фрикционные средства (110), выполненные с возможностью взаимодействия с поверхностью дороги, и установочное средство (114) для установки элемента на одно из выполненных с возможностью вращения колес (116) транспортного средства. Установочное средство выполнено с возможностью крепления к колесу так, что установочное средство и элемент выполнены с возможностью вращения, а элемент выполнен с возможностью перемещения в направлении вокруг центральной оси относительно установочного средства. Установочное средство и элемент содержат комплементарные направляющие средства, выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга. Направляющие средства выполнены с возможностью перемещения одной части элемента для принудительного перемещения фрикционных средств в тормозной контакт с поверхностью дороги при пробуксовке или проскальзывании колеса по поверхности дороги. Технический результат - предотвращение пробуксовки транспортного средства на скользкой или обледенелой дорожной поверхности при минимуме износа дорожного покрытия. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 23 ил.

Дождевальная установка содержит опорное основание, колеса, питающий шланг, стояк с дождеобразующим устройством, почвоуглубители в виде радиальных штырей. К дождевальной машине со стороны, противоположной расположению питающего шланга, прикреплены боковые тяги, направленные свободными концами в сторону от дождевальной установки. В концевых частях боковых тяг выполнены горизонтальные отверстия, в которых установлены с возможностью вращения оси цилиндрического барабана с жестко закрепленными на нем почвоуглубителями в виде радиальных штырей. Выход дождеобразующего устройства направлен в сторону цилиндрического барабана. Технический результат - предотвращение повреждения травяного покрова, повышение качества полива. 1 ил.

Изобретение относится к колесным транспортным средствам, в частности к радиально регулируемым приспособлениям для увеличения силы сцепления с грунтом. В грунтозацепе, содержащем закрепленный на полуоси диск, имеющий радиально расположенные направляющие для выдвижных грунтозацепов параллельно диску на полуоси с приводом монтируется со смещением на полуоси диск, имеющий кинематическую связь посредством четырехшарнирного антипараллелограмма с приводимым во вращение диском, один из шарниров которого выполняет функцию грунтозацепа. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности грунтозацепов. 2 ил.
Наверх