книги из ГПНТБ / Кутин, Л. Н. Развитие конструкций подвесок гусеничных тракторов обзор

Рис. 9. Способ подрессорнвання балансирных кареток

В патенте м дана характеристика балансирной каретки, состоя­ щей из внутреннего и наружного балансиров с двойными опорными кат­ ками. Ось качания балансиров закреплена в двух опорах специального кронштейна остова. Качание балансиров относительно друг друга ог­ раничено упорами. Упругий элемент балансирной каретки выполнен в виде блока резиновых элементов - втулок, закручивающихся при наез­ де катка на препятствие и раскручивающихся при съезде с него. Ис­ пользование в качестве упругих элементов в балансирной каретке под­ вески резиновых подушек предложено по аналогичному принципу и в па- - тенте [ 2 0 ] .

Рассмотренные конструкции балансирных кареток относятся к более ранним решениям и вряд ли будут применены в современной практике и з-за ограниченных запасов энергии деформирования упругих элементов.

К более поздним предложениям относится конструктивное решение карет­ ки [ 2 l ] , показанной на рис. 10.

Рис. 10. Конструкция балансирной каретки

10

В каретке опорные катки 2 и 10, закрепленные каждый на своем балансире I и I I , подрессорены относительно остова через упругие элементы - торсионы 3 и 7. Упругая связь балансиров с остовом ма­ шины достигается за счет закрутки торсионов, один конец которых з а ­ креплен в балансире катка, а другой - в трубе 6.

Трубы 6 и 4 закреплены через поищи в фигурном фланце 9, в кото­ ром с другого конца в подшипниках скольжения размещены опорные по­ верхности торсионов (после шлицевой опоры). Сам же фланец 9 через ось 8 подвешен в опорах кронштейна 5 остова трактора. Отличительной особенностью конструкции торсиона является то, что послешлицевые концы и рабочая поверхность его служат в качестве осей качания ба­ лансиров I и I I . Такое исполнение торсионов вряд ли целесообразно, так как большая напряженность торсионов при работе трактора обус­ ловливает необходимость разгрузки упругих элементов от всех видов напряженного состояния, кроме непосредственно функциональных - обеспечение работы только в качестве упругого элемента. Положитель­ ным свойством балансирной подвески в рассмотренном конструктивном исполнении является возможность сохранения балансирных свойств ка­ ретки при фактически индивидуальном подрессоривании каждого опор­ ного катка, что достигается наличием фигурного фланца 9, который может поворачиваться относительно оси 8, расположенной в кронштей­ не 5.

Устройство двухкатковой каретки достаточно сложной конструкции

оси, закрепленной в кронштейне остова в двух опорных точках. Упру­ гий элемент каретки - спиральная цилиндрическая пружина с нелиней­ ной упругой характеристикой размещен между балансирами в верхней части каретки на шарнирах, что обеспечивает передачу усилий на пру­ жину только вдоль ее оси. Для гашения колебаний предусмотрена уста­ новка между балансирами параллельно пружине гидравлического аморти­ затора телескопического типа.

Гидравлический амортизатор крепится к балансирам также через шарнирные опоры. Амортизатор состоит из цилиндра с двумя полостями

из одной полости в другую, демпфируя энергию колебаний остова. При обратном ходе рабочая жидкость перетекает только через канал и за ­ зор . Конструкция опорного кронштейна ограничивает забиваемость ка­ ретки грунтом: кронштейн закрывает упругий элемент и гидравлический

11

Одним из основных требований к упругим элементам подвески, в частности к торсионам, является обеспечение достаточной потенциаль­ ной энергии при ходе опорного катка при допустимых напряжениях по условию прочности и долговечности упругого элемента. При этом воз­ никают трудности в размещении торсионов при компоновке машины. Ав­

ток 7 подрессорен за счет двух торсионов 8 и 5, расположенных па­ раллельно один другому в горизонтальной плоскости. Торсион 8 одним концом соединен с балансиром 6 опорного катка 7, а другим - с ры­ чагом I . Торсион же 5 одним концом закреплен в остове машины 4, а другим - в рычаге 3 . Рычаги I и 3 через планки 2 объединены в параллелограммный механизм так , что при упругом ходе опорного катка закрутка торсиона 8 передается торсиону 5. Таким образом торсионы работают последовательно. Преимуществом конструкции является спо­ соб размещения двух торсионов в малых габаритах, что обеспечивает размещение точно такого же комплекта торсионов с другого борта ма­ шины без смещения осей качания балансиров опорных катков по обоим бортам.

Трудности при конструировании машин часто вынуждают искать вари­ анты размещения упругих элементов и выбора самих упругих элементов. Существует много предложений о применении в качестве упругих эле­ ментов листовых рессор, пружин, составленных из набора тарельчатых-

13

пластин, торсионов,резиновых массивов, сочетания пневматических и гидравлических элементов или раздельного их применения.

Использование резиновых массивов в качестве упругих элементов описано в патенте Габо­

на. рис. 13, a [2 5 J стержень балансира катка I , выполненный как пластинчатый торсион, закреплен в поперечном брусе рамы машины между резиновыми массивами 2 . На этом рисунке представлены два ва­ рианта размещения резиновых массивов. В первом случае при рабочем ходе опорного катка 3 балансир 4, поворачиваясь, скручивает мас­ сив 2 относительно заделки, т .е . резина работает подобно торсиону. Во втором случае балансир 4, поворачиваясь своими гранями, сжимает массив 2, чем и обеспечивает (дополнительно к торсиону) упругий ход опорного катка 3 . Второй вариант предложенной конструкции сле­ дует считать более предпочтительным, так как резина на сжатие рабо­

чем и обеспечивает упругий ход подвески. В патенте [26~] имеется также предложение о выполнении оси 2 как основного упругого элемента (торсиона), а резиновый массив 3 в этом случае является дополнитель­ ным упругим элементом.

Еще один вариант применения резинового массива в качестве упру­ гого элемента при индивидуальном подре ссориваяии опорных катков представлен на рис. 13, в [ 2 7 J. Резиновый массив 3 размещен в тру­ бе 4, которая находится между рамой 2 с фиксацией специальным высту­ пом 8 от проворота и специальной опорой 6 . Через трубу 4 пропущена ось 7 балансира I опорного катка. Со стороны балансира ось 7 опи­ рается на раму 2 , а со стороны опоры 6 образует шлицевое соединение с трубой 4. Весь пакет фиксируется гайкой 5. При ходе опорного кат­ ка вверх и соответственно при повороте балансира I массив 3 скручи­ вается относительно выступа 8, чем обеспечивается упругий ход под­ вески.

Применение в качестве упругих элементов резиновых или иных масси­ вов в реальных конструкциях встречается редко. Причиной их ограни­ ченного применения является недолговечность таких конструкций из-за потери упругих свойств резины под действием циклических нагрузок, старения резины в условиях эксплуатации и др. Большие ограничения в применении этих элементов обусловлены также трудностями обеспече­ ния стабильности свойств резиновых массивов по упругим и механиче­ ским свойствам в процессе их изготовления.

14

2

■3

Рис. 13. Примеры применения резиновых массивов в качестве упругих элементов

15

Пружины, составленные из набора тарельчатых пластин и применен­ ные в качестве упругих элементов, характерно представлены в патен­ те [24] 1рис. 14). Опорный каток I установлен на балансире 2 . Ба-

Рис. 14. Индивидуальная подвеска

лансир 2 представляет собой двуплечий рычаг с постоянным углом между плечами. На остове машины 3 с помощью болтов 4 установлен спе­ циальный кронштейн 5, в котором закреплен и качается балансир 2 и на стенку которого опирается пакет тарельчатых пластин 8, собран­ ных штангой 7. Штанга 7 шарнирно закреплена на втором плече балан­ сира 2 . Кроме того, на кронштейне 5 предусмотрена установка упораограничителя 6 в виде резиновой конусной подушки. При ходе опорно­ го катка I вверх поворот балансира 2 через второе плечо обеспечива­ ет прижатие упругих пластин 8 к стенке кронштейна 5 через штангу 7.

При этом в конце упругого хода балансир 2 упирается в ограничитель 6. Предложенная конструкция оригинальна по исполнению. В качестве

недостатка следует отметить возможность забивания узла подвески в целом грунтом.

Дальнейшим развитием рассмотренной конструкции можно считать предложение [28] (рис. 15). Для удовлетворения основных требований к системе подрессоривания: обеспечение хорошей плавности хода в рабочих диапазонах возмущающего воздействия на остов машины неров­

элементов: торсиона I и пакета тарельчатых пружин 7, работающих совместно. В конструкции установлен гидравлический амортизатор те­ лескопического типа 5. При упругом ходе опорного катка 6 его балан­ сир 4, в котором размещены тарельчатые пружины 7, поворачиваясь в

16

подшипниках, закручивает через серьгу 3 и втулку 2 торсиоя I . При этом одновременно затягивается пакет тарельчатых пружин 7 и осу­ ществляется рабочий ход амортизатора 5 . Рассмотренная конструкция

Г~Л

у

У А

1 и

Рис. 15. Индивидуальная подвеска с нелинейной упругой характеристикой

компактна, обеспечивает большую энергоемкость подвески и представ­ ляет определенный интерес для отечественного тракторостроения. Не­ достатком конструкции является сложность ее изготовления и большая

тарельчатых пружин применено сочетание гидравлического и пневмати­ ческих элементов, а в конструкции по патенту [ 3 5 ] - пневматический упругий элемент в сочетании с торсионом. Конструкция такой подвески является более удачной. Ее решение связано с ростом требований, предъявляемых к системам подрессоривания современных машин. Необхо­ димость изменять параметры подвески в зависимости от вида нагружения и агрегатирования машины в процессе эксплуатации, а также желание

17

изменять клиренс и стабилизировать горизонтальное положение машины привело к созданию подвесок с гидравлическими, пневматическими и гидропневматическими элементами. Следует отметить, что при создании гидравлических и механических упругих элементов равной энергоемкос­ ти масса первых в 2 ,5 раза меньше. Подвески этого типа оцениваются в настоящее время как весьма перспективные.

Примерами являются гидравлические подвески, предложенные в па­

остовом машины. Одноименные верхние и нижние полости цилиндра сое­ диняются между собой и с гидроаккумулятором трубопроводами. Однако при рассмотрении гидравлических подвесок и перспективы их применения необходимо учитывать высокие требования к уплотнениям гидравличес­ ких элементов, определяющих их работоспособность.

Более широко применяют конструкции пневматических и гидропневма­ тических подвесок. Основным отличием гидропневматической подвески от гидравлической является наличие закрытого объема воздуха или га ­ з а , что позволяет резко снизить давление в гидравлической части под­ вески. Однако существенным недостатком таких подвесок является труд­ ность обеспечения необходимой изоляции воздуха от масла.

На рис. 16 [зб] опорный каток I укреплен на балансире 2 , который шарнирно соединен с остовом машины 3 и через шток 11-с поршнем 10

нием жидкости из-под диафрагмы 6 в цилиндр 9 и выравниванием давле­ ния жидкости и га за .

Узел подвески на рис. 17^377 имеет гидропневматический цилиндр, состоящий из корпуса 3 , поршня 2, установленного на шейку коленча­ той оси качания I балансира I I в остове машины 10. Поршень 2 состоит

18

из головки и полости, в которой располагается поршень 9 с уплотне­ ниями. Поршень 9 делит полость на два объема 8 и 7. В объеме 8 на­ ходится воздух или г а з , а в объеме 7 - рабочая жидкость - масло.

Рис. 17. Узел гидропневматической подвески

Воздухом или газом заполнен также объем 6. Принцип работы узла подвески заключается в следующем. При повороте балансира I I , выз­ ванном наездом опорного катка на неровность, поршень 2 перемещается вверх. Происходит сжатие воздуха в объеме 6 и одновременное увели­ чение объема 5, связанного каналами с объемом 7. Изменение объема и соответственно давления масла в объеме 7 нарушает равновесное состояние поршня 9. Для восстановления равновесия поршень 9 пере­ мещается вверх до равновесия давлений воздуха и масла в объемах 8 и 7 . Клапан 4, установленный в головке поршня 2, пропускает мас­ ло только в одном направлении и работает только при резком нарас­ тании давления в объеме 7. При возврате катка в статическое поло­ жение давление сжатого воздуха или газа в камере 6 двигает пор­ шень 2 вниз, сжимая масло в объеме 5 и вытесняя его через каналы в объем 7. В свою очередь увеличение давления в объеме 7 движет

поршень 9, сжимая воздух или газ в объеме 8 до выравнивания давле­ ний в объемах.

Имеется ряд других предложений о конструкции гидропневматических подвесок, в частности решение [ 3 8 ] , на котором остановимся ниже.

Патентом £ ЗО]предлагается индивидуальная торсионная подвеска с расположением торсионов до середины машины и гидролопастным меха­ низмом, позволяющим изменять клиренс машины. Принципиальная гидрав­ лическая схема такого устройства представлена на рис. 18. Насос I качает масло из резервуара 2 через клапан 3 , золотник 4 в канал 6

19