The article provides an overview of the structure developed by the revolution limiter caterpillar tracks mounted on UAZ-Patriot. The calculation of the design strength. The analysis of the geometric parameters and the choice of material for the manufactured design.
Keywords: limiter coup, all-terrain caterpillar tracks, all-terrain unit, a car mount tracked devices
Гусеничные движители, в отличие от колесных, развивались значительно медленнее. Но благодаря тому, что гусеничные движители имеют большую площадь поверхности взаимодействия с грунтом и способны развивать высокую силу тяги, трактора и некоторые машины с таким устройством ходовой части, давно стали применяться как база или погрузочных машин для работы на снегу, влажных почвах или в грунтах с низкой несущей способностью. Гусеничные движители часто использовались на лесохозяйственных тракторах, грузовиках и различной сельскохозяйственной технике. В современный век технологий и конструкторских решений были разработаны гусеничные движители, устанавливаемые и на легковые внедорожные автомобили.
Сегодня современный гусеничный движитель может выглядеть, как и его предшественники: основу балансирной тележки составляет треугольная рама. На самом верху рамы находится ведущая звездочка, которая исполняет роль колеса. Основание треугольника состоит из четырех опорных роликов. Передний ролик отвечает лишь за натяжение резиновой ленты и дает больший угол въезда на препятствие. Вся тележка может качаться вокруг оси. С одной стороны это может быть полезным, так как обеспечивает хорошую адаптацию к определенным дорожным рельефам. С другой стороны это может быть не безопасным так, как движитель будет стремиться провернуться вокруг оси. Чтобы этого не произошло на раме тележки необходимо установить ограничитель.
Так как гусеничный движитель представляет собой конструкцию несимметричную относительно оси вращения, движитель под действием некоторого момента пытается провернуться вокруг оси под препятствие или при упоре переднего или заднего угла движителя. Для проектирования механизма ограничения переворота необходимо представлять величину момента, которая будет стремиться перевернуть движитель. Определяем крутящий момент одного колеса.
Рис. 1. Схема сил действующих на движитель, где: Mk — крутящий момент; G — вес автомобиля; Pk − сила тяги; Pf — сила сопротивления движению; V — направление движения; L — длина опорной поверхности гусеничного движителя
Максимальный крутящий момент Мд = 210 Н·м;
Передаточное отношение первой передачи i1=3,7;
КПД первой передачи µ1 = 0,95;
Передаточное отношение раздаточной коробки iр = 2,542;
КПД понижающей передачи µ2= 0,97;
Передаточное отношение главной передачи i ГП= 4,11;
КПД главной передачи µ2= 0,96;
Рис. 1.1. Схема трансмиссии полноприводного автомобиля
Крутящий момент на одном колесе Мк и будет приближенным моментом, стремящимся перевернуть гусеничным движитель.
В программной среде SolidWorks(Солидворкс) была спроектирована конструкция ограничителя переворота для автомобиля УАЗ-Патриот (рис.2). Материал простая углеродистая сталь (предел текучести 220 Мпа, толщина металла 8 мм).
Рис. 2. Ограничитель переворота гусеничного движителя для автомобиля УАЗ-Патриот
Был произведен статический расчет на прочность, в результате которого под максимальной нагрузкой запаса прочности материала не хватает (рис.2.1).
Рис. 2.1. Ограничитель переворота гусеничного движителя для автомобиля УАЗ-Патриот под нагрузкой (предел текучести стали 220МПа, толщина связывающей проушины 8мм)
Было принято решение, заменить сталь на углеродистую с запасом прочности 280 МПа и увеличить толщину металла связывающей проушины до 10мм. В результате принятых изменений коэффициент прочности равняется 2, что удовлетворяет заданным условиям.
Рис. 2.2. Ограничитель переворота гусеничного движителя для автомобиля УАЗ-Патриот под нагрузкой (предел текучести стали 280МПа, толщина связывающей проушины 10мм)
Подводя итоги, хочется сказать, что использование гусеничных движителей по грунтам с малой несущей способностью возможно и дает преимущества, перед пневмоколесными движителями, но с другой стороны это может быть не безопасным так, как движитель будет стремиться провернуться вокруг оси. Чтобы этого не произошло на раме тележки необходимо устанавливать ограничитель. Приведенные в данной статье расчеты наиболее нагруженных мест ограничителя гусеничного движителя, показали, что данную конструкцию можно применять на опытных образцах автомобиля УАЗ-Патриот. Следует помнить, что для каждой модели автомобиля ограничитель будет иметь уникальную конструкцию, которую необходимо рассчитывать на прочность.
Литература:
- Носов Н. А., Галышев В. Д., Волков Ю. П., Харченко А. П. Л., Расчет и конструирование гусеничных машин. «Машиностроение», 1972–560с.
- Стрелков А. Г. Конструкция быстроходных гусеничных машин: учеб.пособие — Москва. МАМИ 2005 − 664с.
- Кивокурцев О. А., Пугин К. Г., Утев М. А. Классификация многопрофильных роботизированных платформ по тягово-сцепным характеристикам: Бюллетень транспортной информации. 2014. № 8 (230). С. 28–33.
- Чобиток В. А., Данков Е. В., Брижинев Ю. Н. и др. Конструкция и расчёт танков и БМП. Учебник. — М.: Воениздат, 1984. -376 с.
- Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. — 4-е изд., перераб. и доп. — М: Высшая школа, 1985.-416 с.
- Наумов Е. С., Платонов В. Ф., Ходовая система гусеничного трактора. Учебное пособие для студентов специальности «Автомобиле- и тракторостроение»/ Под ред. В. М. Шарипова. — М.: МГТУ «МАМИ», 2011. — 64 с.
- Пугин К.Г, Бургонутдинов А. М. Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. ч.1. Дорожные катки и одноковшовые погрузчики — Пермь: Пермский нац. исслед. политехн. ун-т». Пермь, 2011. — 172с.
