13.3. Направляющее колесо

Направляющее колесо в комплексе с натяжным и амортизирующим устройствами (НАУ) служит для следующего:

-направления движения гусеницы и укладки ее траков под передний опорный каток;

-изменения степени натяжения гусеницы;

-смягчения (амортизации) ударов и толчков при наезде трактора на препятствия;

-предохранения механизмов гусеничного движителя (особенно гусениц) при попадании твердых предметов между ведущим и направляющим колесами и гусеницей.

Помимо общих требований, предъявляемых к гусеничному движителю, эти механизмы должны отличаться отсутствие значительных сопротивлений при перематывании гусеницы и простотой конструкции, а также и операций по натяжению гусениц.

Направляющие колеса классифицируются по расположению колеса, типу обода, конструкции обода, способу крепления и наличию амортизационного устройства.

По расположению направляющие колеса бывают поднятые, полуопущенные и низкоопущенные, когда они работают как опорный каток. Расположение колеса зависит в основном от типа подвески и назначения трактора:

поднятые - при эластичной подвеске; полуопущенные - при жесткой и полужесткой подвесках;

низкоопущенные - на болотоходных тракторах и тракторах с треугольным гусеничным обводом не зависимо от типа подвески.

Обод служит для направления движения гусеницы, его тип зависит от конструкции траков и ведущего колеса движителя: одноободь-

евый гладкий (рис. 13.14,а), одноободьевый с выступом в средней части (рис. 13.14, б) и двухободьевый (рис. 13.14,в).

Рис. 13.14. Схемы конструкций ободьев направляющих колес

646

По конструкции обода различают цельнолитые колеса - из вы-

сокоуглеродистых сталей ободья отлиты с последующей закалкой обода как одно со ступицей (рис. 13.14, а-в) и составные (рис. 13.14,г) - ободья 1 крепятся к отдельной ступице 2.

По способу крепления направляющие колеса бывают на ползунах или на кривошипе.

Способ крепления оси колеса на ползунах (в подвижных опорах),

имеющих скользящее перемещение необходимое для натяжения гусеницы и для хода амортизации, применяется на тракторах с жесткой или полужесткой подвеской, когда имеется отдельная тележка гусеницы, на которой установлены все элементы гусеничного движителя. Подобное крепление представлено на рис. 13.15,а. Опоры неподвижной оси 5 направляющего колеса 6 выполнены в виде ползунов 4, опирающихся на направляющие планки 3 в передней части лонжеронов 1 тележки гусениц. Захваты 2 предотвращают отрыв ползунов 4 от последней.

Очень часто ползуны 4 опираются на направляющие планки 3 через промежуточную упругую систему состоящую из двух пружин 8 в каждом ползуне и их опорной плиты 9. Пружины разжимаясь приподнимают ползуны над плитой 9, выбирая зазоры в нижних захватах 2. Такое упруго-взвешенное положение ползуна 4 устраняет износ его нижней части и удары его и захватов 2 с соприкасающимися поверхностями при работе направляющего колеса.

Рис. 13.15. Схемы установки направляющего колеса на ползунах

Встречаются конструкции (рис. 13.15,б), в которых ползуны крепления оси 5 направляющего колеса 6 выполнены в виде фасонных втулок 4, скользящих по продольным направляющим стержням 3.

647

Последние закреплены в кронштейнах 2 на лонжеронах 1 рамы, что и предотвращает отрыв ползунов от тележки гусениц.

Оси 5 направляющих колес, закрепленных на ползунах, выполняются, как правило, неподвижными. Подшипники 7 колес в большинстве случаев - качения (чаще роликовые конические), редко - скольжения. В рассматриваемых конструкциях обычно устанавливают два одинаковых подшипника. Но встречаются конструкции, когда устанавливают три подшипника: два крайних одинаковых роликовых, воспринимающих радиальные усилия, и один средний – шариковый, воспринимающий осевые нагрузки, возникающие в основном при повороте трактора.

При креплении направляющего колеса на кривошипе (коленчатой оси) ось качания может устанавливаться в передней части тележки гусениц (жесткая или полужесткая подвеска) или в передней части рамы трактора (эластичная подвеска). В этих конструкциях перемещение оси направляющего колеса для натяжения гусеницы или хода амортизации происходит по дуге радиусом, равным плечу кривошипа

Rа (рис. 13.16).

На рис. 13.16,а неподвижная ось 2 качания кривошипа 3 закреплена в стенках лонжерона 1 рамы тележки гусениц. В расточке кривошипа 3 на подшипниках 7 закреплена ось 4, на фланце которой установлено направляющее колесо 5, расположенное всегда выше оси 2 его качания. Закрепительная втулка от регулировочного болта механизма натяжения гусеницы крепится к шарниру 6 на кривошипе.

Рис. 13.16. Схемы установки направляющего колеса на кривошипе

648

Схема сечения кривошипного крепления направляющего колеса с осью качания в передней части рамы трактора показана на рис. 13.16,б. Кривошип 5 выполнен в виде коленчатой оси, верхний конец которой установлен во втулках лонжерона рамы 7 трактора и удерживается от осевых перемещений стопорной шайбой 6.

На нижней цапфе кривошипа 5 на подшипниках 2 и 3 установлено направляющее колесо 1.

Вотличие от предыдущих схем установки подшипников одинакового размера, в подобных схемах кривошипной установки направляющего колеса обычно применяются только конические подшипники, причем внутренний диаметр наружного подшипника 2, как правило всегда меньше чем у внутреннего 3.

Вщеке кривошипа 5 закреплен палец 4 вилки механизма натяжения гусеницы.

13.4. Натяжное и амортизирующее устройства

Направляющие колеса могут быть с амортизирующим устройством или без него.

В настоящее время подавляющее большинство направляющих колес имеют натяжные устройства, выполненные вместе с амортизирующим устройством. Без этих устройств могут быть только направляющие колеса специальных промышленных тракторов с очень небольшими скоростями движения.

Натяжное и амортизирующее устройства состоят из двух механизмов практически не влияющих друг на друга, но связанные с одним общим объектом их действия - направляющим колесом.

Натяжное устройство обеспечивает правильное предварительное натяжение гусеницы, которое обеспечивает долговечность ее работы. Достигается это перемещением подвижной опоры оси направляющего колеса относительно неподвижной оси ведущего колеса движителя до тех пор, пока стрела провисания верхней ветви гусеницы не достигнет определенной величины, которая всегда оговаривается в инструкции по эксплуатации трактора конкретной модели.

Ход регулирования направляющего колеса должен обеспечивать возможность удаления одного изношенного трака и восстановления нормального натяжения гусеницы.

Амортизирующее устройство обеспечивает снижение динамических нагрузок, действующих на трактор при его наезде на препятствие и предохранение движителя при попадании в него

649

посторонних предметов, вызывающих резкое натяжение гусеницы. Достигается это за счет перемещения направляющего колеса назад и дополнительного сжатия упругого элемента амортизирующего устройства. Такое перемещение называется упругим ходом направляющего колеса.

Амортизирующее устройство представляет собой замкнутую предварительно сжатую упругую систему - в большинстве случаев пружинную. Сила предварительного сжатия должна быть такой, чтобы амортизирующее устройство не срабатывало при заднем ходе трактора и резком его торможении. При меньшей силе предварительного сжатия упругого элемента возможно спадание гусеницы.

Основное требование к амортизирующему устройству - сила сжатых пружин в статике не должна передаваться на ось направляющего колеса. В противном случае произойдет чрезмерное натяжение гусениц, приводящее к быстрому их износу, увеличатся потери на качение трактора и напряжения во всех деталях его ходовой системы.

Натяжное и амортизирующее устройства можно классифицировать:

по месту их расположения на тракторе - на тележке гусениц или на его раме;

по способу натяжения гусениц - винтовой или гидравлический.

Принципиальные схемы н а т я ж н о г о и а м о р т и з и р у- ю щ е г о у с т р о й с т в с в и н т о в ы м н а т я ж е н и е м г у с е- н и ц ы, у с т а н а в л и в а е м ы е н а е е т е л е ж к е, показаны на рис. 13.17,а и б.

К ползунам 3 оси 1 направляющего колеса 2 крепится направляющая вилка 4 (цельная или составная из отдельных боковин) с центральным резьбовым стержнем 5 (рис. 13.17,а). Между торцом упорного диска 8 с резьбовым стержнем 7, вставленным в отверстие переднего неподвижного упора 11, и задним регулируемым упором 9 закреплена амортизирующая пружина 10. Предварительное ее сжатие производится упором 9. Таким образом, создается замкнутая силовая система в статике между двумя упорами 9 и 11. При этом усилие предварительного сжатия пружины 10 не передается на ось 1 направляющего колеса.

Стержни 5 и 7 имеют разное направление резьб, а соединительная резьбовая регулировочная втулка 6 по краям имеет также разное направление резьб. В результате этого при вращении втулки 6 в ту или иную сторону ввернутые в нее стержни 5 и 7 будут сближаться или раздвигаться, устанавливая необходимое положение направляющего колеса 2 для нормального натяжения гусеницы.

650

На аналогичной схеме (рис. 13.17,б) к ползунам 2 оси 1 направляющего колеса крепится составная вилка из двух боковин 3 с полуотверстиями, охватывающими цилиндрическую проточку регулировочного винта 5. Другой конец винта 5 ввинчен в резьбовую втулку 6, вставленную в отверстие крышки 11. Две амортизирующие пружины 8, между которыми установлена разделительная шайба 9, расположены в неподвижной трубе 7 одним концом опираясь в ее днище, а другим - в упорный фланец втулки 6. Предварительное сжатие пружин 8 осуществляется крышкой 11 посредством закрепительных болтов 10. Усилие предварительного сжатия пружин 8 не передается на ось 1 направляющего колеса.

Рис. 13.17. Принципиальные схемы конструкций натяжного и амортизирующего устройств, устанавливаемых на тележке гусениц

Разделительная шайба 9 служит для снижения уровня колебаний, возникающих при работе амортизирующего устройства, благодаря силам трения между ней и стенками трубы 7.

Для натяжения гусеницы необходимо предварительно отпустить закрепительные болты 4 крепления боковин направляющей вилки и затем поворачивать регулировочный винт 5, ввертывая или вывертывая его из резьбовой втулки 6. После установки направляющего колеса в необходимое положение вновь затянуть болты 4, закрепляя направляющую вилку с винтом 5.

651

В н а т я ж н о м и а м о р т и з и р у ю щ е м у с т р о й с т- в а х с г и д р а в л и ч е с к и м н а т я ж е н и е м г у с е н и ц ы и н а п р а в л я ю щ и м к о л е с о м, у с т а н о в л е н н о м н а к р и- в о ш и п е в передней части тележки гусениц (рис. 13.17,в) оси 3 направляющего колеса 5 и 6 шарнира крепления направляющей вилки 7 механизма натяжения гусеницы не лежат на одной вертикали, проходящей через ось 2 шарнира крепления кривошипа 4 в передней части рамы 1 тележки гусениц, а отклонены от нее на углы α и β . Такое расположение осей на кривошипе позволяет амортизирующей пружине 13 поглощать не только горизонтальные, но и вертикальные толчки на направляющем колесе 5, возникающие при преодолении препятствий, являясь дополнительным подрессоривающим устройством трактора.

В отличие от предыдущих схем конструкций натяжного и амортизирующего устройств, в которых оси регулировочных резьбовых стержней располагались соосно с осью амортизирующей пружины, в данной схеме ось штока 8 гидронатяжителя 9 гусеницы и ось амортизирующей пружины 13 смещены по вертикали. Такая компоновка обычно обусловлена с необходи-мостью иметь свободное пространство между регулировочным винтом (или гидронатяжителем) и поверхностью тележки гусениц для крепления опор поперечного балансира подвески.

Предварительное сжатие пружины 13 осуществляется гайкой 15 стягивающего болта 12, закрепленного в подвижном кронштейне 11 и про-ходящем через отверстие в упорной стойке 14. Так как при работе направляющего колеса происходит угловое колебание всего механизма, то под гайку 15 устанавливают сферическую шайбу 16, прилегающую к сферическому гнезду на стойке 14. На стяжной болт 12 надета труба 17 ограничивающая сжатие пружины 13, а следовательно, ход направляющего колеса, чтобы исключить сбрасывание гусеницы при ослаблении ее натяжения.

Для натяжения гусеницы в цилиндр гидронатяжителя 9 закачивают через масленку 10 консистентное масло при помощи масляного насоса. В цилиндре создается давление, передаваемое через шток 8, вилку 7 и кривошип 4 на ось 3 направляющего колеса 5, поворачивая его вперед по дуге с радиусом Rа относительно неподвижной оси 2, обеспечивая необходимое натяжение гусеницы.

Простейшая принципиальная схема н а т я ж н о г о и а м о р- т и з и р у ю щ е г о у с т р о й с т в, р а с п о л а г а е м ы х н а р а- м е т р а к т о р а, с в и н т о в ы м н а т я ж е н и е м г у с е н и ц ы представлена на рис. 13.18,а. Направляющее колесо 1 установлено на кривошипе, ось 3 качания которого шарнирно закреплена в раме 5

652

трактора. Конструкция состоит из направляющей вилки 4, посредством шарнира 14, закрепленной на щеке 2 кривошипа, натяжного винта 10, амортизирующей пружины 13 и регулируемого устройства, замыкающегося на сферическую опору кронштейна 6.

Предварительное сжатие пружины 13 создается упорной шайбой 12 и регулировочной гайкой 11. Усилие пружины 13 замыкается на головку винта 10 и не передается на ось направляющего колеса.

Для того чтобы получить необходимое усилие предварительно сжатых пружин при меньших их размерах, стараются шарнир 14 расположить на щеке 2 как можно ближе к оси направляющего колеса.

Натяжение гусеницы производится регулировочной гайкойвтулкой 8, навинченной на резьбовой хвостовик винта 10 и вставленной в отверстие упорного яблока 7, поджатого к опорной сфере кронштейна 6. От проворачивания винт 10 удерживается молоткообразной головкой, расположенной между направляющими проушинами вилки 4. Поэтому в зависимости от направления вращения гайки-втулки 8, винт 10 перемещается вперед или назад вместе с пружиной 13 и вилкой 4, поворачивая кривошип 2 и направляющее колесо 1, увеличивая или уменьшая натяжение гусеницы.

При наезде гусеницы на препятствие натяжное колесо подается назад и вилка 4, скользя по цилиндрической части неподвижного винта 10, сжимает дополнительно пружину 13, поглощающую значительную часть энергии удара.

Принципиальная схема конструкции н а т я ж н о г о и а м о- р т и з и р у ю щ е г о у с т р о й с т в аналогичная предыдующей, но с г и д р о н а т я ж и т е л е м и п р о м е ж у т о ч н о й р ы ч а ж- н о й с и с т е м о й в п р и в о д е к п р у ж и н н о м у а м о р т и- з и р у ю щ е м у у с т р о й с т в у, показана на рис. 13.18,б. Направляющая вилка 4 штока гидронатяжителя 5 закреплена на боковой цапфе кривошипа 2 соосно с осью 1 направляющего колеса (оптимальный случай подобного крепления). Закрепительная вилка 17 корпуса гидронатяжителя установлена на среднем подвижном шарнире 16 промежуточного рычага 6, закрепленного на цапфе 15 рамы 3 трактора.

Амортизирующее устройство состоит из цилиндрической пружины 12, сжатой между упорным яблоком 13 и регулировочной гайкой 10 с упорной шайбой 11, установленных на натяжном болту 9. Передний конец болта 9 ввинчен в торец упорной вилки 8 и закреплен контргайкой. Амортизирующее устройство в сборе яблоком 13 уперто

всферическую опору кронштейна 14 на раме 3, а вилкой 8 закреплено

вшарнире 7 рычага 6.

653

Рис. 13.18. Принципиальные схемы конструкций натяжного и амортизирующего устройств, устанавливаемых на раме трактора

Применение промежуточного рычага 6 позволяет значительно уменьшить силу удара, приходящегося на амортизирующее устройство при наезде трактора на препятствие.

Следует отметить, что пружинные амортизирующие устройства выполняются с одинарными цилиндрическими пружинами или с двумя пружинами разного диаметра, как правило, разного направления навивки.

В последнее время в амортизирующих устройствах вместо винтовых цилиндрических пружин находят применение резиновые блоки с нелинейной характеристикой упругости, что снижает динамическое воздействие на движитель и остов трактора. Кроме того, применение резиновых блоков вместо винтовых цилиндрических пружин приводит к снижению массы амортизирующего устройства.

Однако работоспособность и долговечность амортизирующих устройств с резиновыми блоками во многом зависят от темпера-

654

турных условий работы трактора, так как характеристика их упругости сильно зависит от температуры окружающей среды.

На рис. 13.18,в представлена схема а м о р т и з и р у ю щ е г о у с т р о й с т в а с р е з и н о в ы м и б л о к а м и 4 в момент их сжатия. На натяжной болт 9 последовательно установлены упорное яблоко 7, передняя упорная шайба 6, цилиндрические резиновые блоки 4 с разделительными шайбами 5, задняя упорная шайба 3 и закрепительная гайка 2. Амортизирующее устройство с резиновыми блоками, полностью заменяющее пружинное (рис. 13.18,б), также устанавливается яблоком 7 в сферическую опору 8, а вилкой 1 крепится в шарнире промежуточного рычага.

При приложении осевого усилия Q, возникающего при вынужденном повороте направляющего колеса, цилиндрические резиновые блоки 4, сжимаясь, несколько выпучиваются, а их общая осевая

деформация λ равна	упругому ходу амортизирующего	устройства
(головки болта 9).
В движителях некоторых тяжелых промышленных тракторов
начинают применять	п н е в м о г и д р а в л и ч е с к и е	н а т я ж-

н ы е и а м о р т и з и р у ю щ и е у с т р о й с т в а б е з п р у ж и н- н ы х и л и р е з и н о в ы х а м о р т и з и р у ю щ и х у с т р о й с т в (рис. 13.19). Ползунковая вилка 1 оси направляющего колеса в плане соединена со штоком 2 поршня 4, находящегося примерно в средней части цилиндра 7, закрепленного на тележке гусениц. В полость 5 цилиндра над поршнем подается азот под давлением 9 МПа, а в полость 3 под поршнем - полужидкий смазочный материал, уравновешивающий давление азота.

Рис. 13.19. Схема конструкции пневмогидравлического натяжного и амортизирующего устройств

Таким образом, на ось направляющего колеса в статике действует давление азота, необходимое только для нормального натяжения гусеницы. Для увеличения натяжения гусеницы необходимо выпустить часть смазочного материала, а для уменьшения натяжения (при ремонте гусеницы), наоборот, - добавить его. Запорные устройства 6 и 8 обеспечивают подачу и выпуск соответственно азота и смазочного материала. Роль амортизирующего устройства выполняет газовая среда азота в полости 5 цилиндра над пор-

655