Трактор-универсал с шарнирно соединёнными полурамами

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Трактор-универсал содержит подрессоренный передний ведущий мост и шарнирно соединенные полурамы с возможностью их взаимного поворота рулевым устройством. Шарнирно соединенные полурамы связаны автоматическим стабилизатором их взаимной соосности. Передний ведущий мост трактора соединен с рессорами с возможностью его поворота гидроцилиндрами вокруг расположенного между рессорами вертикального шарнира посредством жестко соединенных с балкой моста правого и левого подвесов. Одна из вертикальных стенок каждого подвеса касается внутренних кромок рессоры и выполнена цилиндрической с радиусом по формуле

где L - расстояние между серединами правой и левой рессоры,

b - ширина рессоры,

±h - асимметричное смещение к одной из рессор вертикального шарнира поворота моста, причем знак «плюс» применяют для подвеса, расположенного дальше от вертикального шарнира поворота моста, знак «минус» применяют для подвеса, расположенного ближе к вертикальному шарниру поворота моста. Достигается точное вождение трактора по рабочему гону на пропашных работах. 3 ил.

 

Известны транспортные средства, в том числе тракторы-универсалы, с шарнирно соединенными полурамами и возможностью их взаимного поворота вокруг шарнира рулевым устройством, например US 20140088834, тракторы серии ХТЗ-170 типа Т-150К [1], с. 3, рис. 1, абзац 1 и др., а также известно транспортное средство с возможностью поворота рулевым устройством подрессоренного ведущего моста относительно рамы вокруг вертикального шарнира, например RU 2230680, RU 2092329 и др.

Недостаток трактора-универсала с шарнирно соединенными полурамами в том, что его невозможно использовать на пропашных работах из-за чрезмерного «заноса» навесной пропашной машины при корректировке направления движения, а недостаток механизма поворота подрессоренного моста относительно рамы противоположно-продольным смещением рессор в повышенной сложности такого механизма.

Известен трактор-универсал, содержащий подрессоренный передний ведущий мост и шарнирно соединенные полурамы с возможностью их взаимного поворота рулевым устройством, например трактор типа Т-150К, который принят за ближайший аналог.

Недостаток такого трактора в том, что его универсальность включает качества только трактора общего назначения и транспортного тягача и не содержит качества пропашного трактора, так как при корректировке траектории движения на рабочем гоне слишком круто нарушают ее прямолинейность, что на пропашных работах недопустимо.

Задачей и техническим результатом изобретения является плавная корректировка траектории движения на рабочем гоне трактора-универсала с шарнирно соединенными полурамами при выполнении пропашных работ. Расширение универсальности трактора.

Достигают технический результат тем, что в тракторе-универсале, содержащем подрессоренный передний ведущий мост и шарнирно соединенные полурамы с возможностью их взаимного поворота рулевым устройством, в соответствии с изобретением шарнирно соединенные полурамы связаны автоматическим стабилизатором их взаимной соосности, передний ведущий мост трактора соединен с рессорами с возможностью его поворота гидроцилиндрами вокруг расположенного между рессорами вертикального шарнира посредством жестко соединенных с балкой моста правого и левого подвесов, охватывающих подвижно среднюю часть каждой рессоры, причем одна из вертикальных стенок каждого подвеса касается внутренних кромок рессоры и выполнена цилиндрической с радиусом по формуле

Где L - расстояние между серединами правой и левой рессоры,

b - ширина рессоры,

±h - асимметричное смещение к одной из рессор шарнира поворота моста, причем знак «плюс» применяют для подвеса, расположенного дальше от шарнира поворота моста, знак «минус» применяют для подвеса, расположенного ближе к шарниру поворота моста.

Благодаря этому при движении на рабочем гоне пропашных работ траекторию трактора-универсала корректируют плавно поворотом только переднего моста вокруг расположенного между рессорами вертикального шарнира, получают трактор-универсал.

Устроен трактор-универсал (далее трактор), например, следующим образом.

На фиг. 1 - подвес поворотного моста трактора, вид сзади.

На фиг. 2 - подвес поворотного моста трактора, вид сверху.

На фиг. 3 - схема рулевой системы поворота переднего моста и полурам трактора.

Условные обозначения на фиг. 1, 2, 3 (маслопроводы показаны линиями без номера):

1 - передняя полурама шарнирно соединенных полурам (далее рама),

2 - правая-левая рессора шириной b, листы которой стянуты хомутами и накладками с центровой заклепкой «впотай», причем расстояние между осями центровых заклепок пары рессор равно L. Концы коренных листов установлены в приклепанных к раме 1 кронштейнах. Рессоры снабжены амортизаторами и механизмом блокировки так, как в тракторе типа трактора Т-150К [1], с. 197, рис. 140, с. 198, абзацы 1 и 2 (далее рессора),

3 - передний ведущий мост с подвесами к рессорам 2, причем вал ведущей шестерни дифференциала расположен асимметрично со смещением h в сторону пусть правого борта трактора, при этом колеса относительно балки моста неповоротные (далее мост),

4 - приваренный к балке моста 3 правый подвес к рессоре 2. Цилиндрическая стенка подвеса вертикальна, касается внутренних кромок рессоры 2 и выполнена по формуле где r - радиус дуги выпуклой поверхности цилиндрической стенки с центром на вертикальной оси поворота моста 3 вокруг шарнира (далее подвес),

5 - приваренный к балке моста 3 левый подвес к рессоре 2. Цилиндрическая стенка подвеса вертикальна, касается внутренних кромок рессоры 2 и выполнена по формуле где R - радиус дуги выпуклой поверхности цилиндрической стенки с центром на вертикальной оси поворота моста 3 вокруг шарнира (далее подвес),

6 - расположенный между рессорами вертикальный шарнир на линии пересечения вертикальной плоскости по оси моста 3 с вертикальной плоскостью по оси конической ведущей шестерни главной передачи и выполненный в виде приваренного к балке моста 3 стержня со сферическим подшипником ГОСТ 3635-78 реактивной тяги (далее шарнир),

7 - реактивная тяга между шарниром 6 моста 3 и рамой 1, причем на обоих концах реактивная тяга содержит сферические подшипники ГОСТ 3635-78 (далее тяга),

8 - установленный вертикально между рессорой 2 и стенкой кронштейна рамы клин, предназначенный для устранения зазора между цилиндрической поверхностью подвеса 4, 5 и внутренней боковой кромкой рессоры 2, зазора, обусловленного штатными допусками на изготовление (далее клин),

9 - гидроцилиндр поворота моста 3 вокруг шарнира 6 до ±5…±7°, причем гидроцилиндр соединен с рамой 1 и мостом 3 сферическими шарнирами (далее цилиндр),

10 - двусторонний гидрозамок, охватывающий гидроцилиндры 9 и сообщенный с гидрорулем трактора (далее замок),

11 - гидроруль, например, выполненный в виде гидроруля трактора типа Т-150К [1], или гидроусилителя руля по RU 2464194, или по RU 2488508 (далее гидроруль),

12 - гидроцилиндр поворота шарнирно соединенных полурам (далее цилиндр),

13 - шарнирно соединенная с рамой 1 задняя полурама, содержащая еще и продольный горизонтальный шарнир, как у трактора типа Т-150К (далее рама),

14 - вертикальный шарнир рам 1 и 13, связанных цилиндрами 12 (далее шарнир),

15 - автоматический стабилизатор соосности рам 1 и 13 между собой, связывающий управляющие каналы гидроруля 11 с цилиндрами 12 (далее стабилизатор),

16 - стабилизатора 15 сигнальный гидроцилиндр (далее цилиндр),

17 - стержень, с которым соединен шток цилиндра 16 (далее стержень),

18 - сжатая на пороговое усилие центрирующая пружина, установленная между подвижными и неподвижными упорами на стержне 17 (далее пружина),

19 - подвижный упор в виде диска с отверстием, посаженный подвижной посадкой на стержень 17 с упорным кольцом ГОСТ 13942-68 с внешней стороны, причем наружный диаметр диска не меньше наружного диаметра пружины 18 (далее упор),

20 - прикрепленный к цилиндру 2 неподвижный упор с отверстием, сквозь которое с зазором проходит стержень 17 с кольцом ГОСТ 13942-68 (далее упор),

21 - гидрораспределитель типа ГА-31000, у которого отрицательное перекрытие золотника 0,5 мм [2], с. 132, рис. 151, но для большего давления (далее распределитель),

22 - колесо с планетарным колесным редуктором и тормозом, неповоротное относительно балки моста 3 (далее колесо),

23 - привода моста 3 телескопический карданный вал с синхронными шарнирами по [3], с. 46, рис. 11.37а, или по RU 2431065, или с шарнирами Гука (далее кардан),

24 - расположенный под рамой 13 мост колес, неповоротных относительно балки моста (далее мост).

Рама 1 рессорами 2 соединена с мостом 3 подвижно посредством подвесов 4, 5 с возможностью поворотов моста относительно рессор и рамы до ±7° вокруг вертикальной оси шарнира 6 реактивной тяги 7 при корректной посадке клиньев 8. Цилиндры 9 через замок 10 сообщены с гидрорулем 11.

Управляющие каналы гидроруля 11 связаны через стабилизатор 15 соосности рам 1, 13 с гидроцилиндрами 12 взаимного поворота этих рам, соединенных вертикальным шарниром 14. Параллельно цилиндру 12 установлен сигнальный цилиндр 16 стабилизатора 15 так, что их корпуса соединены жесткими кронштейнами, а шток сигнального цилиндра соединен со стержнем 17. Установленная на этом стержне пружина 18 сжата на такое пороговое усилие, что ее дополнительно сжимают цилиндром 16 только при давлении масла больше рабочего давления в цилиндрах 9 при повороте моста 3 относительно рамы 1. Полости цилиндра 16 сообщены с управляющими каналами гидроруля и через него - со сливом масла в бак. На пороговое усилие пружина 18 сжата между передним и задним упорами 19, которые касаются соответственно переднего, заднего упоров 20, размещенных на консольной части жестких кронштейнов, соединяющих цилиндры 12 и 16. Шток цилиндра 16 соединен также с золотником распределителя 21, корпус которого прикреплен к кронштейну, установленному на штоке цилиндра 12. Управляющие каналы распределителя 21 сообщены маслопроводами с полостями цилиндров 12, а входной и выходной каналы сообщены с насосной станцией трактора. В позиции прямолинейного движения трактора золотник распределителя 21 находится в нейтральной позиции, то есть в позиции открытого центра. Цилиндры 12, распределитель 21, цилиндр 16, пружина 18 и детали механической связи между ними образуют автоматический следящий контур с отрицательной обратной связью.

Работа. В движении трактора рессоры 2 воспринимают все те же нагрузки, что и в тракторе типа Т-150К: вес корпуса трактора, вертикальные динамические нагрузки, поперечную реакцию при маневрировании, крутильный момент от главной передачи и совместно с тягой 17 реакцию от тягового усилия.

Пусть трактор в агрегате с культиватором междурядной обработки ведут по междурядьям пропашной культуры вручную. Гидрорулем 11 направляют колеса 22 по оси междурядий, поворачивая мост 3 цилиндрами 9 вокруг вертикальной оси шарнира 6 вправо-влево на угол 3… 5°, что, на наш взгляд, вполне достаточно. При этом стабилизатором 15 рамы 1, 13 автоматически удерживают взаимно соосно относительно шарнира 6 стабилизатором 15 и двусторонним гидрозамком, аналогичным замку 10. Для крутого разворота в конце рабочего гона вправо (влево) продолжают вращать руль гидроруля 11 вправо (влево) и сначала поворачивают до упора (на 7°) мост 3. Затем дальнейшим вращением руля масло от насоса гидрорулем 11 направляют в штоковую (поршневую) полость цилиндра 16, втягивают шток в цилиндр (выталкивают шток из цилиндра), соответственно этому перемещают стержень 17, упорным кольцом на стержне отводят задний (передний) упор 19 от заднего (переднего) упора 20. Этим дополнительно сжимают пружину 18, перемещают золотник распределителя 21 так, что через него направляют масло в штоковую (поршневую) полость правого цилиндра 12 и в поршневую (штоковую) полость левого цилиндра 12. В результате цилиндрами 12 рамы 1, 13 взаимно поворачивают вокруг вертикальной оси шарнира 6 и ведут трактор по траектории крутого поворота. Чем на больший угол поворачивают руль, тем больше втягивают шток цилиндра 16 (выталкивают шток из цилиндра 16), тем больше сжимают пружину 18, тем на больший угол поворачивают рамы 1, 13 вокруг вертикальной оси шарнира 6. При вращении руля в обратном направлении вначале возвращают в исходную позицию (причем точно) рамы 1, 13, а затем дальнейшим вращением руля в позицию прямолинейного движения возвращают мост 3.

Сплошную обработку плантации и транспортные работы выполняют на колесах 22 со штатными шинами 21,3R24 модели ФД-14А трактора типа Т-150К на его штатной колее (в другом варианте с пропашными шинами 16,9 R38 модели TR-201). При необходимости балку моста 3 блокируют от поворотов жесткой тягой.

Для посева, междурядной обработки кукурузы, подсолнечника и других пропашных культур с междурядьями 700 мм штатные колеса трактора с шинами 21,3R24 модели ФД-14А посредством проставок раздвигают на колею 2800 мм (в другом варианте устанавливают колеса с шинами 16,9 R38 модели TR-201 также на колею 2800 мм).

Для междурядной обработки свекловичной плантации с междурядьями 450 мм на мост устанавливают два колеса с шиной 11,2R44 модели ДЕ-15 Днепропетровского шинного завода или с шиной 13,6R38 модели TR-07 на колею 1800 или на колею 2700 мм.

Итак, получают трактор-универсал, имеющий все качества трактора общего назначения с шарнирно соединенной рамой и дополнительно качества пропашного.

Дальнейшее, на наш взгляд, расширение универсальности трактора достигнут повышением скорости более 50 км/ч, то есть созданием агромобиля. Для этого:

1. Рулевое управление выполняют по RU 2464194 или по RU 2488508, но поворачивают колеса не рулевой трапецией, а поворотом балки моста с колесами на 7° и далее (при необходимости) поворотом полурам до 30…40°. Каждой величине радиуса поворота агромобиля соответствует однозначная величина отклонения руля от средней позиции и наоборот. Если руль не удерживают руками, то его и агромобиль в позицию прямолинейного движения возвращают автоматически. При длительной эксплуатации на автомобильных скоростях агромобиль оснащают колесами соответствующей категории.

2. Обе полурамы устанавливают на мосты с рессорами, но менее жесткими и рассчитанными на меньшую нагрузку, так как часть нагрузки передают через другие упругие элементы с возможностью амортизации и поддержания постоянного положения корпуса агромобиля по высоте, например, по книге «Автомобиль» [4], с. 192, рис. 152. Этим не только увеличивают устойчивость агромобиля в транспортной позиции, но и повышают стабильность работы сельхозмашины на рабочем гоне.

Источники информации

1. Трактор Т-150К (Устройство и эксплуатация). Под редакцией Б.П. Кашубы и И.А. Коваля. М.: Колос, 1976, 311 с.

2. Гидравлические агрегаты тракторов и сельскохозяйственных машин. Часть 1. Каталог. М.: ЦНИИТЭИавтосельхозмаш, 1989, 137 с.

3. B.C. Поляков и др. Справочник по муфтам. Под ред. B.C. Полякова, 2-е изд., испр. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979. - 192 с.

4. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н. Вишняков и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с.

Трактор-универсал, содержащий подрессоренный передний ведущий мост и шарнирно соединенные полурамы с возможностью их взаимного поворота рулевым устройством, отличающийся тем, что шарнирно соединенные полурамы связаны автоматическим стабилизатором их взаимной соосности, передний ведущий мост трактора соединен с рессорами с возможностью его поворота гидроцилиндрами вокруг расположенного между рессорами вертикального шарнира посредством жестко соединенных с балкой моста правого и левого подвесов, охватывающих подвижно среднюю часть каждой рессоры, причем одна из вертикальных стенок каждого подвеса касается внутренних кромок рессоры и выполнена цилиндрической с радиусом по формуле

где L - расстояние между серединами правой и левой рессоры,
b - ширина рессоры,
±h - асимметричное смещение к одной из рессор вертикального шарнира поворота моста, причем знак «плюс» применяют для подвеса, расположенного дальше от вертикального шарнира поворота моста, знак «минус» применяют для подвеса, расположенного ближе к вертикальному шарниру поворота моста.