Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6860
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
B 60K 17/00
(54) ТЯГОВО-ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
(21) Номер заявки: u 20100464
(22) 2010.05.15
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Авторы: Горин Геннадий Степанович;
Захаров Александр Викторович;
Сильченко Анатолий Анатольевич;
Захарова Ирина Олеговна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Белорусский государствен-
ный аграрный технический универси-
тет" (BY)
(57)
Тягово-транспортное средство, включающее раму, волновой редуктор, последний со-
держит ведущий элемент - волнообразователь, жестко связанный с двигателем, ведомый
элемент - жесткое колесо редуктора, соединенное с опорным колесом, а также гибкое ко-
лесо - опорный элемент, отличающееся тем, что ведущий элемент связан с электродвига-
телем посредством клиноременной передачи, опорный элемент связан с установленным
канатным барабаном, а на раме установлены якорь и рукоятки управления.
(56)
1. Модельер-конструктор. - № 3. - 1989; № 6. - 1990.
2. Патент СССР 1243967, МПК В 60K 7/00 // Бюл. № 26. - 15.07.86.
Фиг. 1
Предлагаемое техническое решение относится к подъемно-транспортным средствам
типа сельскохозяйственных лебедок.
Известны лебедки, предназначенные для перемещения грузов в вертикальной плоско-
сти, и сельскохозяйственные лебедки, используемые для перемещения почвообрабатыва-
ющих орудий в горизонтальной плоскости в процессе выполнения ими рабочего процесса.
Типичная сельскохозяйственная лебедка включает двигатель (электрический либо тепло-
BY6860U2010.12.30

2. BY 6860 U 2010.12.30
2
вой), червячный или другого типа редуктор, канатный барабан, канат и якорное устрой-
ство [1]. Такую сельскохозяйственную лебедку выпускает завод "Могилевмаш".
Тяговое устройство на базе лебедки по сравнению с тракторами имеет существенно
меньшую массу (при равном создаваемом тяговом усилии). Объясняется это тем, что у
тракторов максимальное тяговое усилие определяется сцеплением ходовых систем с поч-
вой, а у сельскохозяйственной лебедки - усилием, которое удерживает якорь. Поэтому в
благоприятных по условиям сцепления условиях отношение максимального тягового уси-
лия к весу у трактора составляет 0,4...0,6, а у лебедки 2...5. В неблагоприятных условиях,
например при повышенной влажности, коэффициент трения резины колес с почвой резко
снижается до 0,2 и соответственно снижаются тяговые показатели тракторов. В этих усло-
виях применение лебедок дает большие преимущества.
Кроме того, недостатком тракторов являются большие потери мощности на самопере-
движение. У последних тяговое усилие тем больше, чем больше масса трактора. В то же
время недостатком распространенных сельскохозяйственных лебедок являются большие
затраты времени и физических усилий на их перемещение и удержание в рабочем поло-
жении. После завершения рабочего хода сельхозорудия выполняют трудоемкие операции
по извлечению якоря из почвы, переносу лебедки и заякориванию на новом месте. Колеса
у таких лебедок либо отсутствуют, либо не участвуют в создании тормозящего усилия,
препятствующего смещению лебедки. В результате не используется приходящаяся на них
масса лебедки, поэтому якорь лебедки приходится догружать дополнительным балластом
либо забивать в почву.
При работе к канатному барабану и корпусу лебедки приложены три внешних момента:
крутящий
Mкр = Pкрrб,
где rб - радиус канатного барабана,
Pкр - сила тягового сопротивления сельхозорудия;
опрокидывающий в вертикальной плоскости относительно опорной поверхности
Mопр = Pкрh,
где h - расстояние от опорной поверхности до натяжной ветви каната;
дестабилизирующий в горизонтальной плоскости
Mдест = Rxl,
Rx = Pкр,
где l - горизонтальное расстояние от каната до якоря.
Помимо названных внешних моментов к лебедке приложены:
Gл - сила веса лебедки,
Yя и Rя - реакции почвы, действующие на якорь, соответственно вертикальная и гори-
зонтальная.
С учетом описанного сложного характера приложенных к лебедке сил оператор вы-
нужден реагировать на их изменение приложением сил N и T к рукояткам. Это также при-
водит к увеличению физической нагрузки на оператора.
Еще одним недостатком современных сельскохозяйственных лебедок является малая
универсальность. На междурядной обработке лебедку невозможно использовать ввиду
того, что канат повреждает ботву растений. Если же канатный барабан расположен выше
ботвы, то возрастает опрокидывающий момент, действующий на лебедку, а следователь-
но, и усилия на ее удержание. Поэтому при выполнении энергоемких операций (пахота)
выгодно применять лебедку, работающую на стационаре, а при выполнении малоэнерго-
емких операций (междурядная обработка) применять мобильные (перемещающиеся) тяго-
во-транспортные средства, имеющие одно либо несколько ведущих колес. На
современном уровне техники для привода ведущих колес применяют высокооборотные
двигатели и с большим передаточным числом (червячные, шестеренные либо волновые).
Названные редукторы являются самотормозящимися. Поэтому транспортные средства с

3. BY 6860 U 2010.12.30
3
такими редукторами имеют повышенные потери на перекатывание при вращении колес на
холостом ходу, особенно если двигатель отключен.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению
является устройство мотор - колесо (прототип) [2].
Названное устройство включает раму, волновой редуктор, последний содержит веду-
щий элемент - волнообразователь, жестко связанный с двигателем, ведомый элемент -
жесткое колесо редуктора, соединенное с опорным колесом, а также гибкое колесо -
опорный элемент, причем последнее соединено с рамой с помощью фрикционной муфты.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в снижении массы тягово-
транспортного средства и усилий на управление, заякоривание и перестановку при одно-
временной возможности работы на стационаре и выполнения мобильных процессов.
Названная задача решается за счет того, что в тягово-транспортном средстве, включа-
ющем раму, волновой редуктор, последний содержит ведущий элемент - волнообразова-
тель, жестко связанный с двигателем, ведомый элемент - жесткое колесо редуктора,
соединенное с опорным колесом, а также гибкое колесо - опорный элемент, ведущий эле-
мент связан с электродвигателем посредством клиноременной передачи, опорный элемент
связан с установленным канатным барабаном, а на раме установлены якорь и рукоятки
управления.
На фиг. 1 и 2 показаны виды сбоку и сверху тягово-транспортного средства и силы,
действующие на него при намотке каната. На фиг. 3 показан волновой понижающий ре-
дуктор в сборе с канатным барабаном.
Тягово-транспортное средство включает двигатель 1, клиноременную передачу 2,
опорное колесо 3. Диск последнего соединен с волновым редуктором. Соосно с ним рас-
положен канатный барабан 4. К последнему крепятся канат 5 и сельхозорудия 6. Управля-
ется тягово-транспортное средство с помощью рукояток 7, а стопорится якорем 8.
Ведущий элемент волнового редуктора выполнен в виде гибкого подшипника 9, смонти-
рованного вместе с валом 10 на подшипниках 11. Ведомый элемент в виде жесткого коле-
са 12 связан с опорным колесом 3. Опорный элемент волнового редуктора - гибкое колесо
13 - соединен с канатным барабаном 4 валом 14. Опорное колесо вращается на подшипни-
ках 15, канатный барабан 4 - на подшипниках 16, расположенных в корпусе 17. Волновой
редуктор крепится к раме 18 с помощью ступицы 19. Для торможения канатного барабана
предусмотрен стопор 20, завернутый в ступицу 19.
Устройство работает следующим образом. При работе на стационаре якорь заглублен,
стопор 20 вывернут и канатный барабан 4 вращается вместе с гибким колесом 13 при
включении двигателя 1. За счет этого обеспечиваются подмотка каната 5 и перемещение
сельхозорудия 6. При этом к канатному барабану и гибкому колесу 13 приложен крутя-
щий момент
Mкр = Pкрrб,
а к жесткому колесу 12 и связанному с ним опорному колесу 3 примерно равный ему по
модулю, но противоположный по знаку реактивный момент и реакция Rx на почвозацепы
колеса действует реакция
.
r
rP
r
M
R
к
бкр
к
кр
x ==
Усилие Rx < Rкр, поэтому тягово-транспортное средство не движется.
Под действием тягового усилия Pкр в канате его корпус поворачивается, что приводит
к самозаглублению якоря 8. При этом снижается горизонтальная реакция, приложенная к
якорю 8, а следовательно, он может быть меньших размеров и меньше заглубляться. Тем
самым обеспечивается полное использование массы тягово-транспортного средства в ка-
честве сцепной для создания тормозящего его усилия и снижения физических усилий на
заглубление якоря. Кроме того, снижается опрокидывающий момент, так как реактивный
момент, приложенный к опорному колесу 3, противоположен по знаку опрокидывающему.

4. BY 6860 U 2010.12.30
4
Оператор может свободно перекатить тягово-транспортное средство в новое положе-
ние. При отсутствии стопора 20 и натяжения каната 5 опорный элемент - гибкое колесо 13 -
расторможен.
При выполнении тяговых мобильных процессов опорный элемент - гибкое колесо 13 -
затормаживают с помощью стопора 20, а вместо якоря 8 устанавливают сельхозорудие 6.
Таким образом, благодаря применению описанного устройства у тягово-транспорт-
ного средства по сравнению с прототипом:
меньше масса, благодаря тому что опорное колесо используется для торможения
установки;
меньше усилия на перемещение, заякоревание и удержание тягово-транспортного
средства в новом положении (благодаря использованию опорного колеса для перекатыва-
ния и удержания);
больше универсальность благодаря возможности работы на стационаре и в движении.
Предложенное устройство получило название "Мобильная сельскохозяйственная ле-
бедка".
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.