Шаровое колесо

Изобретение относится к области транспортной техники и может быть использовано в автомобильном, железнодорожном транспорте, а также в транспортных средствах повышенной проходимости и маневренности. Шаровое колесо содержит цельнолитой или оболочковый шар, заключенный в герметичную цапфу с полусферической опорной поверхностью и принудительной подачей в пространство между шаром и внутренней поверхностью цапфы жидкости или газа под давлением выше атмосферного. Технический результат - упрощение и удешевление конструкции с повышением несущей способности в сравнении с обычными колесами, а также обеспечение возможности разнонаправленного движения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области транспортной техники и может быть использовано в автомобильном, железнодорожном транспорте, а также в транспортных средствах повышенной проходимости и маневренности.

Известны шаровые колеса, содержащие шар, заключенный в цапфу (а.с. 823211 - аналог), в которых весовая нагрузка от транспортного средства, в котором они используются, передается механическими средствами. Обычно это всевозможные ролики и колеса, крепящиеся к цапфе. Все это ведет к усложнению конструкции колеса, а также к снижению его нагрузочной способности.

Целью изобретения является упрощение конструкции шарового колеса, а также повышение его нагрузочной способности.

Технический результат достигается тем, что в шаровом колесе, содержащем шар и опирающуюся на него цапфу, согласно изобретению опорная поверхность цапфы выполнена в виде герметичной полусферы, обращенной отверстием вниз, с внутренним диаметром, равным или большим диаметра шара, а пространство между шаром и внутренней поверхностью полусферы заполнено жидкостью или газом под давлением выше атмосферного. На нижней кромке полусферы установлена кольцевая манжета, герметизирующая пространство между шаром и внутренней поверхностью полусферы. Для восполнения потерь жидкости или газа из пространства между шаром и внутренней поверхностью полусферы используется жидкостной или газовый нагнетатель.

На фиг. 1 изображено шаровое колесо в разрезе. На фиг. 2 показана схема восприятия весовой нагрузки шаровым колесом.

Шаровое колесо содержит шар 1, заключенный в цапфу, состоящую из полусферической герметичной оболочки 2 и опорной плиты 3 с ребрами жесткости 4. Рабочая жидкость (вар. вода) или газ (воздух) под давлением выше атмосферного подаются в пространство между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 по трубопроводу 5. Рабочая жидкость из емкости 6 направляется в трубопровод 5 насосом 7 (вар. шестеренчатым). При использовании воздуха последний забирается компрессором (не показан) из атмосферы. На трубопроводе 5 на входе в полусферу 2 установлен дозирующий жиклер 8 (вар. с автоматическим регулированием проходного сечения). Герметичность пространства между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 обеспечивается кольцевой манжетой 9, установленной на нижней кромке полусферы 2.

Шаровое колесо работает следующим образом. В пространство между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 насосом 7 подается рабочая жидкость по трубопроводу 5 из емкости 6 с давлением:

$$P_{Па}=\frac{4\cdot Q}{\pi \cdot D^2}$$ ,

где Q - весовая нагрузка, приходящаяся на единичное шаровое колесо, Н;

π - числовое значение 3,14;

D - диаметр шара 1 м.

При этом давление рабочей жидкости (газа) в пространстве между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 меньше давления, оказываемого шаром 1 на опорную поверхность в пятне контакта, и определяется соотношением:

$$\raisebox{1ex}{$P$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$q$}\right.=\frac{d^2}{D^2}$$ ,

где P - давление рабочей жидкости (газа) в пространстве между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 Па;

q - давление, оказываемое шаром 1 на опорную поверхность в пятне контакта, Па;

D - диаметр шара 1 м;

d - диаметр пятна контакта, м.

Давление, создаваемое насосом 7, превышает рабочее в пространстве между шаром 1 и внутренней поверхностью полусферы 2 (см. выше) и автоматически (за счет протечек через манжету 9) снижается до необходимого благодаря использованию жиклера 8.

Шаровое колесо, являющееся предметом данного изобретения, бесприводное и служит лишь динамической опорой транспортного средства и для приведения его в движение (разнонаправленное) требуется использование дополнительного движителя. Оптимально использование предлагаемого шарового колеса в комбинации с обычными колесными движителями. При этом многочисленные шаровые колеса воспринимают основную весовую нагрузку транспортного средства. Благодаря простоте конструкции и высокой нагрузочной способности предлагаемое шаровое колесо может устанавливаться в железнодорожных вагонных тележках, а возможность разнонаправленного движения позволит его использовать в высокоманевренном наземном транспорте (складские погрузчики, большегрузные трайлеры и пр.).

1. Шаровое колесо, содержащее шар и опирающуюся на него цапфу, отличающееся тем, что опорная поверхность цапфы выполнена в виде герметичной полусферы, обращенной отверстием вниз, с внутренним диаметром, равным или большим диаметра шара, а пространство между шаром и внутренней поверхностью полусферы заполнено жидкостью или газом под давлением выше атмосферного.

2. Шаровое колесо по п.1, отличающееся тем, что на нижней кромке полусферы установлена кольцевая манжета, герметизирующая пространство между шаром и внутренней поверхностью полусферы.

3. Шаровое колесо по п.1, отличающееся тем, что для восполнения потерь жидкости или газа из пространства между шаром и внутренней поверхностью полусферы используется жидкостной или газовый нагнетатель.