CN107804385A - 一种履带张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种履带张紧装置，包括主动轮和诱导轮，所述主动轮和诱导轮分别位于车体桁架两端，所述主动轮位于所述车体桁架直径较小端，所述诱导轮通过第一连杆与所述车体桁架直径较大端铰接；所述诱导轮与所述车体桁架之间活动连接有第一空气弹簧，所述第一空气弹簧位于所述第一连杆下端；所述车体桁架下部活动连接有负重轮组，所述负重轮组活动连接有托带轮，所述托带轮与所述车体桁架上部铰接；履带依次经所述主动轮、托带轮、诱导轮和负重轮组后形成闭合结构。本发明提供的履带张紧装置，使履带车辆通过各种障碍时，履带实时张紧，不发生脱带、断带。

Description

一种履带张紧装置

技术领域

本发明涉及履带行走式车辆技术领域，特别是涉及一种履带张紧装置。

背景技术

在工程机械中，为了克服恶劣的露天作业环境和多变的路况，尤其是凹凸 不平的道路、碎石地面以及泥泞的作用场地等，工程机械通常采用履带式的行 走机构，例如履带式排土机、履带式起重机、履带式挖掘机和履带式推土机等， 因为履带行走具有着地面积大、着地压强小、与地面粘着力较强和良好的牵引、 地面支持与驱动。履带式行走机构必须设置履带张紧装置，履带张紧装置是履 带式行走机构的重要组成部分，要求能够适应复杂多变的路况，其性能好坏对 履带式的工程机械的行驶性能有很大影响，以确保工程机械安全可靠的行走。

目前，履带行走式工程机械的履带张紧有多种形式，应用比较广泛的有： 液压式履带张紧、弹簧式履带张紧、螺杆式履带张紧等。液压张紧的优点是能 够根据履带的松紧程度及时自动的对履带进行张紧；缺点是张紧压力不易控 制，液压系统出现故障或液压油发生泄漏时，张紧压力不能保证履带一直处于 张紧状态，造成履带松弛，进而产生履带与履带架干涉磨损或履带脱轨等故障。 弹簧张紧的优点是结构简单，制造成本和维护费用低；缺点是由于弹簧的弹力 与结构尺寸之间有一定的比例关系：弹簧尺寸过小，其弹力不足以将履带保持 在张紧状态；弹簧尺寸过大，整体结构的体积也要相应增大，受履带机械结构 的限制，设计制造均较为不便。螺杆张紧的优点是结构简单，便于安装与拆卸， 成本较低；缺点是在某一位置履带张紧后，螺杆锁死，当履带因路况变化发生 松弛后，不能及时自动调整。传统的高速履带车辆的履带张紧装置，由于结构 局限，大范围车高调节时履带环长度变化会导致履带松脱或者限制车高调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种履带张紧装置，以解决上述现有技术存在的问 题，使履带车辆通过各种障碍时，履带实时张紧，不发生脱带、断带。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种履带张紧装置，包括主动轮和诱导轮，所述主动轮和诱导 轮分别位于车体桁架两端，所述主动轮位于所述车体桁架直径较小端，所述诱 导轮通过第一连杆与所述车体桁架直径较大端铰接；所述诱导轮与所述车体桁 架之间活动连接有第一空气弹簧，所述第一空气弹簧位于所述第一连杆下端； 所述车体桁架下部活动连接有负重轮组，所述负重轮组活动连接有托带轮，所 述托带轮与所述车体桁架上部铰接；履带依次经所述主动轮、托带轮、诱导轮 和负重轮组后形成闭合结构。

可选的，所述负重轮组包括平衡肘、连接块以及位于所述连接块两端的第 一负重轮和第二负重轮；所述平衡肘一端与所述连接块中部活动连接，另一端 与所述车体桁架下部活动连接。

可选的，所述托带轮通过第二连杆与所述车体桁架上部铰接，所述托带轮 通过第三连杆与所述平衡肘中部铰接。

可选的，所述第二连杆长度小于所述第三连杆长度。

可选的，所述车体桁架上部与所述连接块中间活动连接有第二空气弹簧。

可选的，所述平衡肘为两端对称的弧形结构或两端对称的斜杆结构。

可选的，所述车体桁架下部等间距的连接有多个所述负重轮组，每个所述 负重轮组分别连接有与之相配合的所述托带轮和所述第二空气弹簧；每个所述 负重轮组和与其相配合的所述托带轮、第二空气弹簧的连接结构相同。

可选的，所述连接块为两端对称的等腰三角形结构。

本发明提供的履带张紧装置与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提供的履带张紧装置，将原来固定于车体的拖带轮通过连杆铰接在 车体上，并通过另一连杆铰接在平衡肘上，将诱导轮通过连杆和空气弹簧连接 到车体上，可以实现当平衡肘上下跳动时拖带轮的跳动，通过调节空气弹簧压 力可以最终实现诱导轮位置调节，用来达到履带车辆通过各种障碍时履带实时 张紧，不发生脱带目的。本发明实现了履带车辆姿态的行进间大范围调节，在 调节过程中不发生脱带或者限制调节的问题；由于调节过程中，空气弹簧仍然 起到弹性缓冲作用，因此，在调解过程中，车辆可以正常行驶。当进行车辆距 地高的调节时，履带实时张紧。提升距地高，可以提高车辆恶劣地面的通过性， 防止托底；降低距地高，可以提高高速行驶的操作稳定性。实现了车身姿态的 调节后，使车辆无论处于何种位置，都能保持履带适当的张紧度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明履带张紧装置整体结构示意图；

图2为履带车辆处于低位时本发明履带张紧装置状态示意图；

图3为为履带车辆处于高位时本发明履带张紧装置状态示意图；

图4为本发明履带张紧装置的托带轮位置调整示意图；

图5为本发明履带张紧装置的诱导轮位置调整示意图；

图6为履带车辆过垂直墙时本发明履带张紧装置工况校核示意图；

附图标记说明：1为主动轮、2为诱导轮、3为托带轮、4为负重轮组、5 为车体桁架、6为第一连杆、7为第一空气弹簧、8为平衡肘、9为连接块、10 为第一负重轮、11为第二负重轮、12为第二连杆、13为第三连杆、14为第二 空气弹簧、15为履带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种履带张紧装置，以解决上述现有技术存在的问 题，使履带车辆通过各种障碍时，履带实时张紧，不发生脱带、断带。

本发明提供的履带张紧装置，包括主动轮和诱导轮，所述主动轮和诱导轮 分别位于车体桁架两端，所述主动轮位于所述车体桁架直径较小端，所述诱导 轮通过第一连杆与所述车体桁架直径较大端铰接；所述诱导轮与所述车体桁架 之间活动连接有第一空气弹簧，所述第一空气弹簧位于所述第一连杆下端；所 述车体桁架下部活动连接有负重轮组，所述负重轮组活动连接有托带轮，所述 托带轮与所述车体桁架上部铰接；履带依次经所述主动轮、托带轮、诱导轮和 负重轮组后形成闭合结构。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种履带张紧装置，如图1所示，包括主动轮1、诱导轮2、 托带轮3和负重轮组4，所述主动轮1位于车体桁架5的直径较小端；所述诱 导轮2通过第一连杆6与所述车体桁架5直径较大的一端铰接；所述诱导轮2 与所述车体桁架5之间活动连接有第一空气弹簧7，所述第一空气弹簧7位于 所述第一连杆6下端；所述车体桁架5下部活动连接负重轮组4，所述负重轮 组4包括平衡肘8、连接块9以及位于所述连接块9两端的第一负重轮10和第二负重轮11；所述平衡肘8一端与所述连接块9中部活动连接，另一端与 所述车体桁架5下部活动连接。所述托带轮3与所述车体桁架5上部通过第二 连杆12铰接；所述平衡肘8通过第三连杆13与所述托带轮3活动连接，所述 主动轮1、托带轮3、诱导轮2和负重轮组4通过一条闭合的履带15连接。

进一步优选的，本发明中的车体桁架5与所述连接块9之间连接有第二空 气弹簧14，且所述第二连杆12的长度小于所述第三连杆13。本发明中托带轮 3、负重轮组4以及与托带轮3、负重轮组4和车体桁架5具有连接关系的第 二空气弹簧14、第二连杆12和第三连杆13作为一组整体结构，以车体桁架5 为基础，等间距的排列三组上述的整体结构，从而便于履带15张紧力的整体 控制。

本发明的履带张紧装置当平衡肘8上下跳动时拖带轮3跟随跳动，通过调 节第一空气弹簧7的压力可以最终实现诱导轮2的位置调节，达到履带车辆通 过各种障碍时履带13实时张紧，不发生脱带的目的。实现了履带车辆姿态的 行进间大范围调节，调节过程中，第一空气弹簧7和第二空气弹簧14仍然起 到弹性缓冲作用，因此，在调节过程中，车辆可以正常行驶。当进行车辆距地 高的调节时，履带15实时张紧。提升距地高，可以提高车辆恶劣地面的通过 性，防止托底；降低距地高，可以提高高速行驶车辆的操作稳定性。实现了车身姿态的调节后，使车辆无论处于何种位置，都能保持履带15适当的张紧度。

如图2所示，当履带车辆处在低位(低位是指履带车辆车底距地高为最小 极限时整车姿态)时，履带15能够实现实时张紧。如图3所示，当履带车辆 处在高位(高位是指履带车辆车底距地高为最大极限时整车姿态)时，履带 15能够实现实时张紧；当履带车辆处在高位时，履带车辆中心右移，可以增 加可通过壕沟宽度，以提高对不同宽度壕沟跨越能力。

本发明中拖带轮3位置调整机构工作过程如图4所示，从高位到低位，拖 带轮3位置变化过程应该同负重轮组4位置变化过程相一致，也即同上同下。 如同四杆机构，由于最长杆长度与最短杆长度之和大于其余两杆之和，是为双 摇杆机构。当车辆处在低位时，车底距地高为H_d，当车辆处在高位时，车底 距地高为H_g，则车辆从低位到高位变化时，平衡肘8摆动角度变化量Δα

式中，ρ为平衡肘8长度，H_a为平衡肘8旋转中心到车底距离，R_f为第一 负重轮和第二负重轮半径，H_l为履带板厚度。

在ΔAO₁O₂，由余弦定理可得辅助线长度

在ΔAO₁O₂，由正弦定理可得辅助角β₁

在ΔBO₁O₂，由余弦定理可得辅助角β₂

所以，

铰接拖带轮3的连杆从高位到低位变化量Δβ

有，Δα≥Δβ

即为，托带轮3与负重轮组4同上同下可以实现，以至于不会出现负重轮向上 跳动而拖带轮3向下运动导致拖带轮3失去作用的问题。

本发明诱导轮2位置调整机构工作过程如图5所示，从高位到低位，拖带 轮3位置变化过程所导致的第一空气弹簧7长度变化量在第一空气弹簧7长度 调节范围内，保证诱导轮2调节过程正常进行。

如图5所示，第一连杆6固定位置与第一空气弹簧7固定位置之间距离为 l_l，第一空气弹簧7与第一连杆6连接位置到第一连杆6固定位置的距离为l_y， 第一空气弹簧7长度为l_k，在ΔDO₃O₄中根据余弦定理

则第一空气弹簧7长度为

从高位到低位第一空气弹簧7长度变化量l_k为

Δl_k≤Δl_kmax即(其中Δl_kmax为第一空气弹簧7 长度变化量许可调节的最大范围)。

所以，从高位到低位第一空气弹簧7长度变化量在第一空气弹簧7长度调 节范围内。

于一具体实施例中，安装有本发明的履带张紧装置的履带车辆通过垂直墙 过程检验受力分析如图6所示，可得如下约束条件

对c点取矩，M₁＝Gl_c

M₂＝N₂l₂+N₃l₃+N₄l₄+N₅l₅+N₆l₆+N₇h+F₇l₇

式中，l_c为重心到c点的水平距离，l₂、l₃、l₄、l₅、l₆为各负重轮接地点矩 c点的距离，l₇为诱导轮与垂直墙接触点距c点水平距离。

经验算，M₂>M₁，则该履带车辆能够翻越高度为H的垂直墙。如图2所 示。当履带车辆处在低位时，诱导轮中心离地高度增加，可以通过的垂直墙高 度也增加。由此可以提高对不同高度垂直墙通过能力。

对于履带式车辆，其翻越壕沟的能力取决于重心到主动轮中心距离(或诱 导轮中心距离)，该履带车辆最大可跨越壕沟宽度B＝min(l_a,l_b)。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上 实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领 域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有 改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种履带张紧装置，其特征在于：包括主动轮和诱导轮，所述主动轮和诱导轮分别位于车体桁架两端，所述主动轮位于所述车体桁架直径较小端，所述诱导轮通过第一连杆与所述车体桁架直径较大端铰接；所述诱导轮与所述车体桁架之间活动连接有第一空气弹簧，所述第一空气弹簧位于所述第一连杆下端；所述车体桁架下部活动连接有负重轮组，所述负重轮组活动连接有托带轮，所述托带轮与所述车体桁架上部铰接；履带依次经所述主动轮、托带轮、诱导轮和负重轮组后形成闭合结构。

2.根据权利要求1所述的履带张紧装置，其特征在于：所述负重轮组包括平衡肘、连接块以及位于所述连接块两端的第一负重轮和第二负重轮；所述平衡肘一端与所述连接块中部活动连接，另一端与所述车体桁架下部活动连接。

3.根据权利要求2所述的履带张紧装置，其特征在于：所述托带轮通过第二连杆与所述车体桁架上部铰接，所述托带轮通过第三连杆与所述平衡肘中部铰接。

4.根据权利要求3所述的履带张紧装置，其特征在于：所述第二连杆长度小于所述第三连杆长度。

5.根据权利要求4所述的履带张紧装置，其特征在于：所述车体桁架上部与所述连接块中间活动连接有第二空气弹簧。

6.根据权利要求5所述的履带张紧装置，其特征在于：所述平衡肘为两端对称的弧形结构或两端对称的斜杆结构。

7.根据权利要求6所述的履带张紧装置，其特征在于：所述车体桁架下部等间距的连接有多个所述负重轮组，每个所述负重轮组分别连接有与之相配合的所述托带轮和所述第二空气弹簧；每个所述负重轮组和与其相配合的所述托带轮、第二空气弹簧的连接结构相同。

8.根据权利要求7所述的履带张紧装置，其特征在于：所述连接块为两端对称的等腰三角形结构。