Результат интеллектуальной деятельности: БЕСКОНЕЧНАЯ ЛЕНТОЧНАЯ ГУСЕНИЦА

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости и может быть применено при производстве гусеничных движителей снегоболотоходов различной грузоподъемности, тракторов, комбайнов и др.

Для обеспечения достаточного срока службы ленточных гусениц широко применяются гусеницы, содержащие эластичное основание с силовым слоем из стального корда, капроновой ткани с заформованными в эластичное основание или скрепленными с ним ведущими и направляющими элементами.

Известна ленточная гусеница, содержащая силовой слой, состоящий из слоев резины и армирующего материала, грунтозацепы, ведущие и направляющие элементы, скрепленные через силовой слой, армирующий материал расположен равномерно по всей ширине и находится в предварительно напряженном состоянии, снизу и сверху силового пояса выполнен протектор или грунтозацепы и беговые дорожки с гладкой поверхностью для взаимодействия с опорными катками транспортного средства (Патент РФ №2094284 по кл. В62Р 55/24, 1997.08.10). Недостатком данного технического решения для применения в гусеничных движителях транспортных средств грузоподъемностью более 1000 кг является недостаточный срок службы из-за наличия крепежных элементов, повышенной динамической нагруженности при высоких скоростях движения.

Известна также бесконечная гусеница по патенту РФ №2067366 по кл. В62D 55/24 от 1996.09.27, содержащая силовой каркас, состоящий из двух лент, одновременно завулканизированных в одно целое в резиновом массиве с ведущими поперечинами, с эластичной беговой дорожкой и грунтозацепами. Передача тягового усилия от поперечины на ленты происходит силой адгезии металла с резиной без применения каких-либо крепежных деталей, чему способствует массив резины грунтозацепов и беговой дорожки, облегаемый поперечину вдоль по шагу гусеницы. Недостатком данной гусеницы также является значительная масса поперечных элементов и резинового массива вокруг поперечных элементов для обеспечения передачи значительных тяговых усилий, недостаточный срок службы гусеницы из-за динамической нагруженности границы резина-металл.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является бесконечная ленточная гусеница, разработанная фирмой «Мороока» для транспортной машины модели MST-700/1100/2000 массой от 4600 до 9700 кг с шириной гусеницы от 400 до 800 мм, содержащая металлическую поперечину с ведущими и направляющими элементами, стальное тросовое полотно, заформованные в эластичное резиновое основание (проспект завода-изготовителя Мороока КО. ЛТД. Япония, преф. Ибараки, г.Рюгасаки, Кодарыкоя-мачи, №288). Недостатком такой ленточной гусеницы для транспортной машины является значительная масса гусеницы из-за необходимости обеспечения поперечной жесткости и надежного закрепления металлической поперечины в массиве резины, а также недостаточный ресурс гусеницы из-за динамической нагруженности границы резина-металл.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса гусеницы за счет снижения динамической нагруженности гусеницы и повышения адгезии материалов поперечины к резиновому массиву и уменьшения концентрации напряжений в резиновом массиве и поперечных элементах.

Поставленная задача решается тем, что ведущие металлические поперечины выполнены П-образной формы и расположены в поперечной плоскости в части ширины гусеницы, взаимодействующей с ведущим колесом, а внутри П-образных поперечин размещены обрезиненные многослойные балки переменной толщины, заформованные на всю ширину гусеницы. Передача усилия от ведущего колеса на резиновый массив происходит через П-образную поперечину и обрезиненную многослойную балку, которая имеет надежное крепление в резиновом массиве и соединена с П-образной поперечиной через упругое соединение, снижающее динамические нагрузки в гусеничном движителе.

Повышение ресурса ленточной гусеницы достигается за счет практически безударной передачи усилия от ведущего колеса к гусенице, исключения поломок и вырывов из резинового массива поперечин, выполненных на всю ширину в виде многослойных балок из чередующихся слоев высокопрочного и эластичного материалов, обеспечивающих достаточную прочность и приспособляемость к дорожным неровностям за счет обеспечения значительной деформативности балок без разрушения и снижения напряжений на границе «балка-резина». Установка П-образной металлической поперечины на части ширины гусеницы позволяет значительно уменьшить массу гусеницы, при этом благодаря многослойным балкам из чередующихся слоев высокопрочного и эластичного материалов, заформованных на всю ширину гусеницы, обеспечивается надежное закрепление в резиновом массиве поперечин с ведущими и направляющими элементами. Сравнительная оценка напряженно-деформированного состояния гусеницы с равнопрочными поперечинами из стали и комбинированной поперечины П-образной формы из стали с размещенными в ней обрезиненными элементами в виде многослойных балок из чередующихся слоев высокопрочного и эластичного материалов показала возможность снижения напряжения на границе поперечин и резинового массива в 2,5÷4 раза, что также показывает на возможность обеспечения длительной циклической прочности заявляемого объекта.

Отличительными признаками ленточной гусеницы являются:

- металлическая поперечина П-образной формы в части ширины гусеницы, взаимодействующей с ведущим колесом, и с размещением в ней обрезиненного силового поперечного элемента в виде балки;

- поперечный элемент на всю ширину гусеницы в виде многослойной балки из чередующихся слоев высокопрочного и эластичного материалов;

- выполнение многослойной балки из слоев стеклопластика и резины или полиуретана;

- выполнение многослойной балки из нескольких слоев металлокорда или листовой пружинной стали с промежуточными слоями резины или полиуретана.

Все признаки в совокупности позволяют повысить ресурс и снизить динамическую нагруженность гусеницы.

Указанные признаки конструктивно и технологически взаимосвязаны и являются существенными, так как каждый из них и в отдельности, и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие предложенного технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи и характеризует предложенное техническое решение с существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами.

Данное техническое решение является результатом НИОКР по созданию ленточной гусеницы двухзвенного транспортера грузоподъемностью 7 тонн с ресурсом не менее 16000 км пробега и прочностью гусеницы на разрыв не менее 30 тс. Решение неочевидно, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид гусеницы со стороны грунтозацепов, на фиг.2 приведен поперечный разрез гусеницы (сечение А-А): левая половина - разрез по окнам зацепления, правая - по направляющему гребню. На фиг.3 показан продольный разрез Б-Б гусеницы по направляющим гребням. На фиг.4 показан продольный разрез по окнам для зацепления с ведущим колесом.

Бесконечная ленточная гусеница содержит эластичное гибкое основание 1 с силовым слоем 2, беговую дорожку 3, грунтозацепы 4, ведущие металлические поперечины П-образной формы 5, обрезиненные поперечные элементы 6 в виде многослойных балок из чередующихся слоев высокопрочного 7 и эластичного материалов 8.

Пример конкретного выполнения бесконечной ленточной гусеницы

Поперечина П-образной формы из высокопрочной стали 35ХГСА с приваренными направляющими элементами выполнена примерно на половину ширины гусеницы, а многослойная обрезиненная балка из чередующихся слоев высокопрочного и эластичного материалов своей средней частью размещена в поперечине и заформована в эластичное основание гусеницы на всю ширину. Поперечины П-образной формы, многослойные балки в поперечинах и эластичном основании, силовой слой устанавливаются с применением клеев и одновременным формованием и вулканизацией гусеницы. В качестве силового слоя может быть использовано металлокордное полотно или многослойное резинотканевое полотно, количество корда или слоев ткани выбирается исходя из требуемой продольной прочности.

Многослойные поперечные балки из чередующихся слоев высокопрочного материала (стеклопластик, сталь, стальной корд и др.) и резины обеспечивают значительные деформации гусеницы в поперечной плоскости одновременно с эластичным основанием гусеницы, приспосабливаясь к неровностям дороги, обеспечивая резкое снижение напряжений на границе элементов гусеницы. Применение более высокомодульного материала полиуретана вместо резины обеспечит более высокую изгибную жесткость пакета многослойной балки. Выбирая толщины слоев высокопрочного и эластичного материалов, можно обеспечить практически любую поперечную жесткость гусеницы.

Разработанная гусеница обеспечивает более высокий ресурс гусеницы в 1,5-2 раза по сравнению с существующими аналогами.

Предложенное новое техническое решение позволяет создать более эффективные гусеницы по сравнению с известным уровнем техники, воспроизводимо промышленным способом, и соответствует также критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.