При гребневом зацеплении (рис. 13.5,б) на ведущем колесе обыч-

но выполняются профильные выемки 1, в которые при его вращении входят гребни 2, выполненные на внутренней поверхности гусеничного звена. Ввиду сложности изготовления профильной поверхности выемок ведущего колеса гребневое зацепление имеет ограниченное применение.

13.2. Гусеничная цепь

Обычно на тракторе устанавливают движитель с двумя гусеницами. Существуют конструкции сочлененных тракторов с четырьмя гусеницами.

Гусеницы служат для создания большой опорной поверхности, обеспечивающей необходимое давление на почву при значительном весе трактора и надежное сцепление его с почвой, а также для создания бесконечных рельсовых путей для перекатывания опорных катков движителя и преобразования крутящего момента, подводимого к ведущим колесам, в силу тяги, перемещающую тракторный агрегат.

Учитывая назначение гусениц и тяжелые внешние условия их работы, к ним предъявляют ряд дополнительных требований:

они должны обладать повышенной прочностью и износостойкостью при возможно меньшей материалоемкости;

быть предельно простыми и недорогими в изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Современные гусеницы классифицируют:

по типу их общей конструкции - традиционные, состоящие из отдельных металлических шарнирно соединенных звеньев; монолитные резиноармированные (РАГ), на отечественных тракторах ранее не применявшиеся;

по конструктивному выполнению металлических звеньев – составные и цельнолитые;

по типу беговой дорожки опорных катков - рельсовые и плос-

кие;

по расположению шарнира на звене - приподнятый и опущен-

ный;

по типу шарнира – закрытый, открытый, упругий (резинометаллический).

Необходимо отметить, что конкретной конструкции звена обычно присущи сразу несколько квалификационных признаков.

Составные звенья гусениц. Составное звено гусеницы рельсового типа с приподнятым закрытым шарниром на сельскохозяй-

635

ственных тракторах появилось раньше литого плоского звена. Оно состоит из двух отдельных штампованных щек (рельсов) 6 и 7 зеркальной конфигурации, соединительных деталей - втулки 11 и пальца 12, опорной профильной плиты 8 (башмака) и болтов 5 с шайбами 9 и гайками 10 (рис. 13.6,а).

Обработанные механически и термически щеки 6 и 7 имеют по два отверстия: большое для запрессовки втулки 11 и малое для соединительного пальца 12 звеньев. Втулки и пальцы выполняют, как правило, из малоуглеродистых сталей, с последующей цементацией и закалкой поверхностей трения. На внутренней обработанной плоскости щеки у малого отверстия сделана небольшая кольцевая выточка А (рис. 13.6,б).

При сборе гусеницы вначале на концы втулки 11 напрессовывают правую 6 и левую 7 щеки так, чтобы ее края несколько выступали за внешние обработанные плоскости щек. При последующей сборке соединительный палец 12 свободно проходит через отверстие втулки 11, а на его выступающие концы последовательно напрессовывают следующую пару щек с соединительной втулкой и т. д. Соединенные таким образом щеки звеньев образуют беговую дорожку для опорных катков в виде рельс. Поэтому такие звенья и получили название - "рельсового типа".

К нижней поверхности каждой пары щек посредством болтов 5, гаек 10 и стопорных шайб 9 крепится башмак 8 с поперечным грунтозацепом Б, выполненный из стали фасонного профиля.

б)

Рис. 13.6. Составная гусеница рельсового типа с приподнятыми закрытыми шарнирами

Шарниры рельсовых звеньев обычно закрытого типа и приподняты над поверхностью башмака. В закрытом шарнире выступающие концы втулок 11 входят в кольцевые выточки А сложных наружных

636

щек 6 и 7, образуя лабиринтное уплотнение В, препятствующее попаданию внешнего абразива в его внутреннюю часть.

Так как звенья спрессовываются большим усилием, порядка 1000 кН, для установки гусеницы или ее снятия с движителя одно из ее звеньев делается легкозамыкающим. В этом звене (рис. 13.6,а) втулку 3 делают более короткой, чтобы она не выходила за пределы отверстий щек, в которые она запрессована, а концы соединительного пальца 2 чаще всего делают с коническими отверстиями и продольным разрезом. При замыкании гусеницы соединительный палец 2 свободно входит в малые отверстия наружных щек и соединительную втулку 3, после чего в его концы запрессовывают стопорные конусы 1, заклинивающие концы пальца в отверстиях щек. Для того чтобы выпрессовать конусы 1 при разборке гусеницы в них выполнены резьбовые отверстия Г, закрытые во время работы деревянными пробками. Дополнительные кольца (шайбы) 4, заменяющие отсутствующие выступающие концы соединительной втулки 3, создают лабиринтное уплотнение закрытого шарнира замыкающего звена.

Рассматриваемая гусеница имеет цевочное зацепление с ведущим колесом движителя, где роль цевки выполняет наружная поверхность соединительной втулки звена.

Достоинствами составных гусениц рельсового типа являются: наличие закрытого шарнира, изолирующего его внутренние по-

верхности трения от попадания на них абразива, что значительно снижает их износ и повышает долговечность его работы;

приподнятость шарнира над башмаком, что также в известной степени предохраняет его от попадания в него абразива;

приподнятый над грунтом более чистый рельсовый путь, оказывающий меньшее сопротивление качению опорных катков;

лучшая ремонтопригодность, позволяющая заменять изношенные детали составного звена и, при необходимости, увеличивать (уменьшать) площадь опорной поверхности башмаков или устанавливать на них дополнительные резиновые подкладки для движения трактора по дорогам с твердым покрытием.

Основными недостатками этих гусеничных звеньев являются: большая металлоемкость (достигающая до 25% от массы трак-

тора); большая сложность и трудоемкость их изготовления по сравне-

нию с цельнолитыми гусеничными звеньями; сложность в эксплуатации, требующая специальных прессовых

приспособлений для их разборки и сборки во время ремонта.

637

Однако несмотря на отмеченные недостатки составные рельсовые гусеницы имеют весьма широкое применение на промышленных тракторах, особенно больших тяговых классов, работающих на песчаных грунтах, главным образом из-за высокой долговечности шарниров закрытого типа и ремонтопригодности составных звеньев гусениц.

Для повышения долговечности шарниров и снижения в них потерь мощности на трение в лучших их конструкциях применяют жидкостное смазывание пар трения и дополнительные уплотнения (рис. 13.7). В этих шарнирах соединительная втулка 2 по длине такая же, как в замыкающем звене, не выходящая за пределы отверстия щеки 3, но с тщательно обработанными торцами, используемыми как поверхности трения торцового уплотнения. К ним и к торцу расточки в щеке 5 поджаты стороны резиновых уплотнительных колец 4 с расжимным резиновым кольцом 8. Одновременно уплотнение 4, находясь на поверхности полиуретановых упорных колец 9, дополнительно защищает внутреннюю полость шарнира от проникновения в него абразива.

Соединительный палец 6 делается полым для заправки смазочного материала и с отверстием 10 для ее подачи на поверхности трения шарнира. В торцы пальца 6 запрессовываются резиновые заглушки 7 с отверстием для закачки смазочного материала, закрытым пластиковой пробкой.

В некоторых конструкциях подобного шарнира вместо уплотнения 4 применяют уплотнительное нажимное кольцо 11 из плотной резины, закрепленное в металлической обойме 12, которая запрессовывается в расточку щеки 5 так, чтобы торец кольца 11 был поджат к торцу втулки 2.

Рис. 13.7. Шарнир звена составной гусеницы с жидкостным смазыванием пар трения

638

Составные рельсовые звенья позволяют значительно увеличивать опорную поверхность гусеничного движителя (рис. 13.8,а) путем замены обычных башмаков более широкими. Для этого к обычной гусеничной цепи 2 посредством болтов 3 и гаек 4 крепятся уширенные башмаки 5. С целью повышения жесткости гусеницы по краям башмаков закрепляют тем же способом одинарные гусеничные цепи 1 и 6, закрытый шарнир которых показан на рис. 13.8,б. Он состоит из короткой втулки 7 и пальца 8, запрессованных в соответствующие отверстия щек 9 и 10. Внутренний конец втулки 7 входит в расточку отверстия смежной щеки 9, образуя уплотнительный лабиринт закрытого шарнира, а другой ее конец с заглушкой 11 несколько выступает за плоскость щеки. Во втулке образована полость для закладки смазочного материала на весь срок службы шарнира.

а)

б)

Рис. 13.8. Гусеница с уширенными башмаками

Цельнолитые звенья гусениц. Их изготовляют отливкой из высокомарганцовистых сталей. По типу беговой дорожки они могут быть плоскими или рельсовыми.

Плоские необработанные звенья гусениц для цевочного зацепле-

ния (рис. 13.9,а) представляют собой литые фасонные плиты с беговыми дорожками 1, которые в средней части соединены широкой перемычкой - проушиной 2, являющейся цевкой для зацепления с ведущим колесом. Чтобы гусеница не соскакивала во время работы, на звеньях отлиты направляющие гребни 3 для качения опорных катков. Звенья соединены между собой цементованными и закаленными стальными пальцами 6, свободно вставленными в отверстия 4 соединительных проушин и закрепленными в них посредством шайб 7 и шплинтов 8. Число проушин зависит от ширины звена. При большем их числе уменьшается концентрация напряжений на кромках

639

проушин из-за изгиба пальца, что несколько повышает долговечность шарнира открытого типа. Обычно применяют пяти - и семипроушинные шарниры.

Для лучшего сцепления звеньев с грунтом на стороне проушин обращенных к нему выполнены приливы - грунтозацепы в виде шпор

5.

Плоские литые звенья гусениц для гребневого зацепления (рис.

13.9,б) имеют беговые дорожки 1, аналогичные рассмотренным. Основные отличия этого звена от предыдущего состоят в наличии центрального гребня 2, расположенного между беговыми дорожками и служащего для зацепления звена с ведущим колесом и направления движения опорных катков, и в наличии одного сплошного поперечного грунтозацепа 3.

б)

а)

Рис. 13.9. Гусеницы с цельнолитыми звеньями:

а – с цевочным зацеплением; б – с гребневым зацеплением

Преимуществом литых плоских звеньев по сравнению с составными рельсовыми, являются простота их изготовления и обслуживания, небольшая стоимость и относительно малая масса.

Основным недостатком этих звеньев является низкая долговечность, не превышающая на обычных почвах 1200...2000 ч., а на песчаных даже 250...350 ч. Объясняется это тем, что открытый шарнир низкого расположения позволяет абразиву свободно проникать в проушины и в результате быстрого изнашивания их и соединительных пальцев звено становится неремонтопригодным.

Недостатком гусениц с цельнолитыми звеньями является повышенное сопротивление качению опорных катков по плоским беговым дорожкам, покрытым землей, при работе трактора на мягких и рыхлых грунтах.

Чтобы повысить срок службы шарниров плоских литых гусениц предложено много способов, среди которых наиболее перспективным

640

Рис. 13.10. Схема РМШ с ограничителями радиальной деформации резиновых втулок

является применение резинометаллических шарниров (РМШ). Рассмотрим схему РМШ с ограничителями радиальной деформации резиновых втулок (рис. 13.10). На соединительный палец 2 предварительно поочередно устанавливают ограничительные металлические втулки 4 с наружным диаметром меньше, чем отверстие в проушине, и резиновые втулки 3 с внешним диаметром на 35...40% больше диаметра отверстия в проушине, которые затем вулканизируются. После этого обычно комплект палец - втулки впрессовывается в предварительно расточенные проушины соединяющихся звеньев 1 и 5.

В обычных условиях эксплуатации под действием тягового усилия сжимаются только резиновые втулки 3. Когда сила тяги приближается к максимальной в контакт в проушиной вступают и металлические втулки 4, предотвращая тем самым разрушение резиновых. Поворот звена 1 относительно звена 5 приводит к закручиванию резиновых втулок 3. При этом втулки, запрессованные в проушины звеньев 1 и 5, закручиваются в разные стороны. Чтобы уменьшить деформацию скручивания резиновых втулок при перегибах гусеницы в ее движении с ведущим и направляющим колесами движителя, звенья гусеницы предварительно соединяют друг с другом под углом 12…14о.

Таким образом, в гусеницах с РМШ возможность складывания звеньев друг относительно друга в точках перегиба обвода обеспечивается использованием упругого элемента. Наибольшее распространение в качестве упругих элементов в гусеницах получили резиновые втулки, работающие на сжатие и кручение. При этом в зависимости от схемы расположения резиновых втулок различают два вида упругих шарниров: с последовательным расположением

упругих элементов и с параллельным расположением упругих элемен-

тов, или, как принято сокращенно называть, последовательный и параллельный РМШ.

В последовательном РМШ (рис. 13.11,а) звенья 1 и 3 гусеницы соединены между собой соединительным пальцем 2. При этом сила тяги Р от одного звена к другому передается через резиновые втулки 4, которые в точках перегиба обвода скручиваются на угол α /2 в каж-

641

дой проушине (где α - угол относительного поворота звеньев 1 и 3 гусеницы). В собранном виде резиновые элементы соседних звеньев гусеницы составляют один блок из последовательно расположенных вдоль оси пальца втулок чередующихся проушин.

В параллельном РМШ (рис. 13.11,б) растягивающее усилие Р от звена 1 на звено 3 передается посредством двух соединительных пальцев 2 и скоб 5. Резиновые втулки 4 каждого звена, как и у последовательного РМШ, скручиваются в точках перегиба на угол α /2. У параллельного РМШ в собранном виде упругие элементы смежных звеньев гусеницы составляют два блока.

а)

б)

Рис. 13.11. Схема гусеницы с РМШ:

а– с последовательным шарниром; б – с параллельным шарниром

Вгусеницах с параллельными РМШ разборность конструкции обеспечивается при помощи соединительных скоб 5, которые обычно крепят к пальцам болтами с клиновыми головками.

Для обеспечения разборности гусениц с последовательными РМШ приходится шарнир делать в виде составного блока из резинометаллических втулок (резиновое кольцо привулканизировано к металлическому кольцу) и соединительного пальца. При этом неподвижность втулок на пальце достигается тем, что палец и внутренние отверстия втулок делают фасонными, чаще всего шестигранными. Втулки стягиваются на пальце гайками.

Длина резиновых втулок, через которые передается тяговое усилие Р у гусеницы с последовательными РМШ составляет 45…50% общей ширины гусеницы, а у гусеницы с параллельными РМШ – 60…70%. Поэтому гусеницы с параллельными РМШ целесообразно

642

щающее попадание абразива в шарнир, как в рассмотренных составных звеньях рельсового типа.

Перед замыканием гусеницы в отверстие внешней щеки замыкающего звена впрессовывают короткую втулку 8, не выступающую за ее края, а в отверстие противоположной внешней щеки устанавливают дополнительное кольцо 11. Во внутренние щеки другого замыкающего звена впрессовывают короткую втулку 10, не выступающую за габариты щек. Затем совмещают отверстия замыкаемых звеньев и свободно вставляют замыкающий палец 9 с продольно разрезанными коническими отверстиями на его торцах. После этого вставляют стопорные конусы 12 в отверстия пальца и запрессовывают их через оправку. Резьбовые отверстия в конусах, закрытые пробками 7, служат для выпрессовки конусов при размыкании гусеницы. Гусеница имеет цевочное зацепление с ведущим колесом, причем обычно оно осуществляется через один зуб.

Достоинством литых гусеничных звеньев рельсового типа является их более высокая долговечность по сравнению с плоскими литыми звеньями (примерно в 1,5-2 раза) и относительная простота изготовления. Помимо этого они имеют и другие положительные качества составных рельсовых звеньев.

Их недостатками являются большая металлоемкость, достигающая 20...22% массы трактора, шумность в работе и плохая ремонтопригодность, что сдерживает их широкое применение в гусеничных движителях.

Резиноармированные гусеницы (РАГ) представляют собой моно-

литную конструкцию, армированную стальными тросами и закладными металлическими элементами, завулканизированными в кордовую резиновую ленту. Последние служат в большинстве случаев для цевочного зацепления гусеницы с ведущим колесом движителя. Общий вид РАГ показан на рис. 13.13,а, а условный ее разрез по закладному элементу и цевке показан на рис. 13.13,б.

Существуют конструкции РАГ, в которых отсутствуют закладные металлические элементы. Здесь передача крутящего момента с ведущего колеса на гусеницу осуществляется за счет сил трения между ними. При этом ведущее колесо выполняется гладким с резиновым бандажом или пневматической шиной для увеличения трения с гусеницей. Такие конструкции РАГ менее перспективны, так как требуют

644

сильного натяжения гусениц, что приводит к снижению их долговечности.

б)

а)

Рис. 13.13. Резиноармированная гусеница (РАГ):

1 - закладной металлический элемент с направляющим выступом для фиксации качения опорных катков и направляющего колеса; 2 – обрезиненная цевка закладного элемента; 3 - отверстие в резиновом корде для зуба ведущего колеса; 4 - сечение стальных тросов; 5 – резиновые грунтозацепы

Более перспективны РАГ с закладными металлическими элементами, зацепляющимися с ведущим колесом.

РАГ начинают находить все более широкое применение в современных тракторах, благодаря следующим положительным качествам:

-высокой долговечности (до 6000 ч), примерно в два раза больше по сравнению с гусеницами с открытыми металлическими шарнирами;

-возможностью выполнения трактором транспортных работ на асфальтовом и бетонном покрытиях без их разрушения;

-меньшим на 25…30% уплотняющим воздействием на почву при одинаковой ширине с металлическими гусеницами;

-возможностью установки РАГ на серийный гусеничный трактор без переделки конструкции движителя.

Кроме того, они обладают хорошей самоочищаемостью от грязи при любой влажности и снабжены формами грунтозацепов, исключающих сползание трактора при работе на косогорах.

К недостаткам РАГ подобного типа следует отнести относительную сложность производства и сложность установки гусеницы на трактор в полевых условиях.

645