Маневренность является одним из важных параметров любого транспортного средства. Особенно требования к высокой маневренности актуальны при движении на крутых поворотах и разворотах, при движении между препятствиями, например, по извилистой дороге или в лесу среди деревьев.

 

Известно, что радиус поворота транспортного средства (ТС) находится на пересечении осей его колес. А поскольку поворот колес одной из осей (передней или задней) часто ограничивается конструктивными особенностями или условиями сцепления колес с почвой при повороте, для уменьшения радиуса поворота применяется поворот колес всех осей (передней и задней – в противоположные стороны) или излом шарнирно-сочлененной рамы. Конструкция получается достаточно сложной, а, соответственно, дорогой и менее надежной.

 

 

В статье предложено решение по созданию рамы и независимой системы подвески колесной платформы, которая обладает способностью одновременно «вписываться» в крутые повороты и преодолевать значительные неровности поверхности, сохраняя горизонтальное положение «грузовой» площадки (на рисунке её каркас выделен цветом). При движении автопоезда, состоящего из многих указанных элементов, его маневрирование происходит по «змейке» - траектории, проложенной первым элементом.

 

Проблема усугубляется если используется автопоезд (или тракторный поезд), состоящий из нескольких составляющих прицепов либо полуприцепов. Это связано с тем, что последующие звенья движутся по меньшему радиусу чем предыдущие. Чтобы решить данную задачу применяются сложные рулевые (подруливающие) механизмы, состоящие из большого количества тяг и поворотных рычагов. Такие конструкторские решения, безусловно, оправданы для мощных универсальных машин, но для простых конструкций  - это экономически нецелесообразно.

 

А почему бы не использовать классические механизмы, позволяющие реализовать поставленную цель с минимальными затратами? Примером может служить шарнирный четырехзвенный рычажный механизм Беннетта или,как его называют, антипараллелограмм.

Новая европейская 140-мм пушка на танк Leclerc
Схема механизма шарнирного антипараллелограмма. В основу предлагаемого комплексного решения конструкции рамы и подвески колесной платформы положено использование сочетаний механизмов шарнирного антипараллелограмма (четырехзвенных рычажных механизмов Беннетта).

 

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: AB=DC и ВС=AD. Вращение кривошипов 1 и 3 происходит в противоположных направлениях, с неравными угловыми скоростями. Передаточное отношение i13=DE / AE. Точка Е находится на пересечении оси шатуна 2 с прямой AD.

шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Шарнирно-сочлененное сопряжение «ломающейся» рамы, используемое в предлагаемом решении (см. рис. 3, звенья механизма шарнирного антипараллелограмма выделены цветом).

 

шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Схема механизма управления колесной платформой на основе механизма шарнирного антипараллелограмма.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: AB=CD и BD=AC. Звенья 1, 2, 3 и 4 образуют шарнирный антипараллелограмм ABCD. При повороте звена 1 вокруг точки О звено 4 поворачивается в противоположном направлении вокруг точки О1. Поворот всей колесной платформы происходит вокруг точки Р, являющейся мгновенным центром вращения.

 

 

Маневренность колесной платформы достигается благодаря реализованной схеме двухосевого управления, которая обеспечивает совпадение колес задней оси с колеёй колес передней оси.

 

шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Схема изменения положения двух полурам колесной платформы относительно друг друга.

 

 

Но если антипараллелограмм обладает такими уникальными свойствами, то целесообразно использовать его и при проектировании других шарнирных механизмов, например, в подвеске ТС. Причем, такой механизм не только позволяет перемещать элементы подвески в вертикальной плоскости, а еще и поворачивает колесо в той же плоскости. Это обеспечивает лучший упор колеса о почву в особых условиях движения, например, при крутом поворотеТС, когда действие центробежной силы дополнительно нагружает внешнее управляемое колесо. Соответственно, оно поднимается относительно остова на рычагах антипараллелограмма и одновременно наклоняется во внутреннюю сторону.

шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Подвеска колес передней и задней осей (каждой в отдельности) представляет собой сочетание трех механизмов шарнирного антипараллелограмма.
шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Схема работы элементов подвески колесной платформы в зависимости от положения колес относительно опорной поверхности.
шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Совместная работа трех антипараллелограммных механизмов позволяет скомпенсировать неровности поверхности, по которой происходит движение колесной платформы, сохраняя горизонтальность «грузовой» площадки.
шарнирно-сочлененное сопряжение, рама, шанир, тележка
Совместная работа антипараллелограммных механизмов обеспечивает сохранение горизонтального положения «грузовой площадки», копируя колесами передней и задней осей неровности опорной поверхности.
 
 

Результатом разработки стала техническая реализация идеи колесной платформы с шарнирно-сочлененной рамой и независимой системой подвески, обладающей способностью одновременно вписываться в крутые повороты и преодолевать значительные неровности поверхности за счет использования шарнирного четырехзвенного рычажного механизма Беннетта или антипараллелограмма.

 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!