履带车辆支重机构和履带车辆的制作方法

本实用新型涉及一种履带车辆支重机构,属于履带车辆行走机构技术领域。

背景技术：

国内风电市场经过近些年的快速发展，建设条件较好的平原区域的风能资源几乎已开发殆尽，目前开发的风能逐渐向建设条件较困难的山区及海上转移，随之引起建设费用的水涨船高，如何控制投资费用成为了各建设单位的重要工作。风电场道路建设费用作为山区风电场建筑工程投资的重要组成部分，自然也成为了建设方千方百计控制的对象。

作为设计方，如何设计道路，才能既保证设备运输安全，又能使工程量最少，成为设计方的首要目的。山区风电场道路建设是风电场建设不可或缺的环节,由于场内道路建设受到山区风力大小以及山势的影响,所以在建设方面要注重道路选线的方式和方法,同时也要详细考虑道路设计和施工过程中的细节、要点,以便节省施工造价及保护环境资源。除了道路的宽度及纵向坡度，转弯段的加宽值也是影响道路工程量的重要影响因素，这就不得不考虑到设备运输车辆车长及其运输方式。

由于专门为运输风电设备设计的专用车辆轴距较大，所以转弯段道路的加宽值较大，而且轮式车辆的爬坡能力较弱，在爬坡度比较大的陡坡时，往往需要其它车辆的牵引。但是，从理论上讲，履带运输车辆在这两方面都优于轮式车辆。

然而，现有的履带车辆，坦克和装甲输送车追求速度和减振效果等越野性能，其支重轮是独立悬挂的，且其相对车体上下移动的工作行程很大。如果仿照坦克、装甲输送车的支重机构设计运输风电设备的专用车辆，由于风电设备的塔筒、机舱太重，其悬挂机构势必极其庞大，成本高；另外，运输时的重载和返回时的轻载相差悬殊，减振效果不佳。

而一般的履带式挖掘机、推土机、牵引车、运输车、打桩机等履带车辆的支重机构，其支重轮并不是独立悬挂的，而是固定在车架两侧的、与车架一体的直线状刚性履带架（或称履带梁）下方，支重轮并不能相对履带架上下移动，支重轮直接与接地的履带链轨接触，且在链轨上滚动。这样的结构形式，车辆本身的重力和车辆背负物的重力是通过车架两侧的履带架，经支重轮轴和支重轮轴承传递给支重轮，再由支重轮传递给与其接触的履带链轨，最终经由履带板传递给地面。

这种结构形式的支重机构，在作为履带运输车、在崎岖不平且路面较硬的道路上行驶时，其各支重轮所承受的载荷极其不均匀，例如，当车辆在下凹状的路面上行驶时，车辆两侧，仅有履带架前后两个支重轮承受整个履带车辆的重力和车辆背负物的重力，支重轮轴承是在承受载荷的情况下相对支重轮轴旋转；如果安装于履带架上的驱动轮和诱导轮的安装位置较低、其下面几乎与支重轮平齐的话，则驱动轮和诱导轮承受载荷；而当车辆在上凸状的路面上行驶时，车辆两侧仅有履带架中部的一两个支重轮承受载荷。由于当车辆在凹凸不平的路面上行驶时，车辆两侧各有一两个支重轮承受载荷，所以载荷过于集中，受力部件载荷过大。实际使用情况是，支重轮与链轨的接触应力太大，而且支重轮轴承是在承受很大载荷的情况下相对支重轮轴旋转，所以，支重轮、链轨和支重轮轴承很容易损坏。

另外，由于经常处于只有个别支重轮承受载荷的情况，所以实际的接地压力并不是平均值，而是完全不能确定的点状集中力，当车辆背负物很重时，这样的集中力很容易将履带板压弯；而当在崎岖不平的道路上转向时，由于会有多个支重轮悬空，所以在转向过程中或完成后，履带与支重轮横向严重错位，若继续行驶，当支重轮下落时，则会出现“啃轨”现象，严重影响履带的使用寿命。

也就是说，现有的履带车辆支重机构，只适合于车辆自重和背负物较轻、接地压力较小，且路面很平或路面较软、很少行驶的履带车辆在道路上缓慢行驶。

因此，开发一种能运载风电的塔筒、机舱、叶片等、在坡度较大较坚硬路面上以较快的速度行驶的履带运输车辆是风电运输行业亟待解决的问题。

最近几年，虽然有几个厂家专门为风电运输开发了履带运输车辆，可以作为运输车、牵引车或拖车使用，但由于其支重机构仍然采用传统的结构形式，履带运输车辆的行驶速度很低，当车辆在较坚硬的路面上行驶时，振动很严重，履带使用寿命很短。

目前市面上还没有一种能背负较大重物在凹凸不平的道路上快速行驶的履带运输车辆。因此，开发一种履带车辆的支重机构，使其当履带车辆在凹凸不平的道路上行驶时，支承车体自重和背负重量的各支重滚动总成能随着路面的起伏而上下摆动，自动均匀地分配各支重端的载荷，支重滚动总成不脱轨，不会出现“啃轨”现象，且支重机构没有像现有装置那样的、在承受重载荷的情况下相对转动容易损坏的轴承，从而大幅度提高履带车辆的行驶速度和履带的使用寿命，就成为本领域工程技术人员急需解决的关键技术问题。

技术实现要素：

本实用新型是为解决上述问题而提出的，其目的就是提供一种履带车辆支重机构和履带车辆，该履带车辆支重机构使履带车辆在凹凸不平的道路上行驶时，支承车体自重和背负重量的各支重滚动总成能随着路面的起伏而上下摆动，能使各支重滚动总成受力比较均匀，支重滚动总成始终压在链轨上，不会出现脱轨和“啃轨”现象，且支重机构没有像现有装置那样的、在承受重载荷的情况下相对转动的容易损坏的轴承，从而大幅度地提高履带车辆的行驶速度和履带的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种履带车辆支重机构，包括平衡梁和支重滚动总成，所述平衡梁的位于中部的基端铰支在履带车辆的履带架上，其两侧具有支重端，所述支重滚动总成分别铰支在所述平衡梁的各支重端，且通过所述平衡梁的摆动而能够上下运动，所述支重滚动总成包括支重履和辊轮环链，辊轮环链卷绕在所述支重履上，并压在其下方的履带链轨上。

所述支重履为长条状，外周设置有截面形状为梯型的闭环轨道，铰支点位于其长度方向的中间；所述辊轮环链由链板连接相邻辊轮单元的辊轮轴两端形成闭环链，所述辊轮单元包括辊轮、辊轮轴、轴承，所述辊轮呈筒状，轴向两端具有凸缘，由安装在两端的所述轴承支承在所述辊轮轴上且能够转动； 所述支重履的所述闭环轨道和履带链轨的至少一部分卡在所述辊轮的所述凸缘之间。

所述支重滚动总成包括支重履和轴支在所述支重履下方的支重轮。

所述支重滚动总成是支重轮。

一种履带车辆，具有所述的履带车辆支重机构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的履带车辆支重机构具有载荷分配功能，所以即使是在凹凸不平的道路上行驶，每个支重履都会始终将其下方的每个辊轮紧紧地压在其下方的履带链轨上，并且随着地形的起伏而上下摆动，在上下方向上不会脱离链轨。由于支重履上的轨道和履带的链轨卡在辊轮两端的凸缘之间，不能向两侧相对移动，所以，即使在转向时来自地面的横向阻力很大，每个支重履下方的辊轮和链轨也不会出现横向错位现象，由于辊轮不会离开链轨，所以不会发生现有履带车辆那样的“啃轨”现象,而且辊轮与链轨的接触应力小，能大大延长履带的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的履带车辆安装履带车辆支重机构的结构主视图；

图2是本实用新型的履带车辆安装履带车辆支重机构的结构左视图；

图3是本实用新型的履带车辆的车架结构简图，其中：（a）是主视图，（b）是俯视图；

图4是履带车辆支重机构的纵向剖切主视图；

图5是履带车辆支重机构橫向剖切左视图；

图6是履带车辆支重机构的平衡梁结构图，其中：（a）是主视图，（b）是左视图, （c）是用于分析平衡梁上各铰支点的运动关系的结构简图；

图7是履带车辆支重机构的支重履结构图，其中：（a）是主视图，（b）是左视图, （c）是用于分析支重履上各点的运动关系的结构简图；

图8是履带车辆支重机构的辊轮环链的局部结构图，其中：（a）是主视图，（b）是俯视图，（c）是辊轮单元的剖视图；

图9是辊轮环链卷绕在支重履的外周上的支重滚动总成示意图，其中：（a）是主视图，（b）是左视图；

图10是分析履带车辆支重机构运动规律的结构图。

具体实施方式

以下参照附图详细地对本实用新型的实施例进行说明。

如图1、图2、图3（a）、图3（b）所示，本实用新型的履带车辆，主要包括：发动机（未示）、车架7、在车架7的左右（左右是指面向车辆前进方向看的左右，下同）两侧一体设置的履带架10、驱动轮20、诱导轮50、托带轮12、履带40、安装在车架7上方的工装13，以及本实用新型的主要结构特征的履带车辆支重机构1。

在履带架10的前后（车辆前进的方向为前，反之为后，下同）方向设有两个用于铰接履带车辆支重机构1的销孔11′。履带车辆支重机构1的基端部通过平衡梁基端销轴11铰接在履带架10上。在履带架10前后各设置一个，所以两侧共设置4个本实用新型的履带车辆支重机构1。

如图4、图5和图6（a）、图6（b）所示，履带车辆支重机构1，包括平衡梁60和支重滚动总成90，平衡梁60的位于中部的基端60-1铰支在履带车辆的履带架10上，其两侧具有支重端60-2，支重滚动总成90分别铰支在平衡梁60的各支重端60-2且通过平衡梁60的摆动而能够上下运动；平衡梁60两侧的支重端60-2到基端60-1的距离A相等；支重滚动总成90包括支重履70和卷绕在支重履70上的辊轮环链80；支重履70的铰接点位于支重履70长度方向的中间；辊轮环链80包括辊轮72、辊轮轴73和链板71，辊轮72呈筒状，轴向两端具有凸缘76，安装在辊轮轴73上且能够转动，链板71固定在辊轮轴73的轴向两端，支重履70和履带40的至少一部分卡在凸缘76之间，凸缘76的轴向上的内侧表面83呈向外侧倾斜的形状。

在平衡梁60的基端60－1设有平衡梁铰接销孔11″，用平衡梁基端销轴11将平衡梁60的基端60－1铰接在履带架10上，平衡梁60下方的两个支重端60－2还设有用于铰接支重滚动总成90的支重滚动总成铰接孔61′，且两个支重滚动总成铰接孔61′于水平方向上在平衡梁铰接销孔11″的前后，到平衡梁铰接销孔11″的距离A相等。

根据理论力学静力学知识可知，当平衡梁60基端60－1的平衡梁铰接销孔11″作用有向下的力W时，如果平衡梁60支重端60－2的两个支重滚动总成铰接孔61′、于水平方向上在平衡梁铰接销孔11″的前后，到平衡梁铰接销孔11″的距离A相等，则两支重端60－2所受的力F相等，平衡梁60保持图6（a）所示的状态。但是，如果两支重端60－2的支重滚动总成铰接孔61′所受的向上的力不相等，则平衡梁60将绕平衡梁基端销轴11摆动。

如图6（c）所示，三角形LMN在平面内运动，且点L只能上下移动，而点N只能水平移动，则当点M向上移动了距离H时，三角形LMN运动到虚线三角形L′M′N′的位置。由几何关系可知，如果Z＝0，则h=H/2，如果Z≠0，则h＜H/2。

这说明当平衡梁60两支重端60－2的支重滚动总成铰接孔61′所受的力不均衡时，则平衡梁60将绕平衡梁基端销轴11摆动，如果其中一个支重滚动总成铰接孔61′高度保持不变，则平衡梁基端销轴11上升（下降）的高度小于另一支重滚动总成铰接孔61′上升（下降）高度的一半。

如图7(a)、图7（b）所示，支重履70为长条状，两端用圆滑的曲线过渡连接，外周设置有截面形状为梯型的闭环轨道68，两侧的斜面69具有一定的夹角。

如图7（a）所示，支重履70在其长度方向的中间还设有将其铰接在平衡梁60的支重滚动总成铰接孔61′上的支重履轴61。也就是支重履70下方直线状的轨道，其前后端点X、Y在水平方向上到支重履轴61的距离B相等。

这样的结构，支重履70能绕支重履轴61自如摆动，而且，如果施加给支重履轴61向下的集中力T，则一般情况下，如图7（a）所示，支重履70所承受的向上的支反力是均布的。但如果支重履70下方的支反力不是均布的，例如，当支重履70的中点到前方X点的支反力大的话，则支重履70绕支重履轴61沿顺时针方向摆动；反之，若支重履70的中点到后方Y点的支反力大的话，则支重履70绕支重履轴61沿逆时针方向摆动。

如图7（c）所示，与分析平衡梁60的运动规律类似，如果代表支重履轴61的点S只能上下移动，而点Y只能水平移动，则当点X向上移动了距离H′,从X点移动到X′， Y点移动至Y′点，S点移动至S′点，则S向上移动的距离h′＜H′/2。

这说明当支重履70下方的支反力不均衡时，支重履70将绕支重履轴61摆动，如果支重履70下方的一侧（X或Y点处）的高度保持不变，则支重履轴61上升（下降）的高度小于另一侧（Y或X点处）上升（下降）高度的一半。

如图8（a），图8（b），图8（c）所示，辊轮环链80包括辊轮单元81和链板71。辊轮单元81主要由辊轮72、辊轮轴73、轴承78、密封圈79、端盖77及轴端固定推挡75构成。辊轮72由安装在两端的轴承78支承在辊轮轴73上，并由端盖77进行轴向固定，因此，辊轮72能绕辊轮轴73转动。链板71的两端各设有一个孔，孔径与辊轮轴73两端安装链板71的轴径相当，轴端固定推挡75将两个链板71重叠固定在辊轮轴73的两端，且链板71能绕辊轮轴73转动；当用链板71的另一端与相邻的辊轮单元81的辊轮轴73连接时，可以将多个辊轮单元81连接成一个闭环，构成辊轮环链80。这样的结构，辊轮72可以绕各自的辊轮轴73灵活转动，且相邻的辊轮单元81可以绕其辊轮轴73转动。也就是说，这样的辊轮环链80在其长度方向上是柔性的，可以形成一个柔性的闭环。

如图8（c）所示，辊轮72制成筒状，中间是用于承受载荷的圆柱面82，其轴向长度比支重履70上的外周轨道68的宽度稍大；两端设有环状的凸缘76，其内侧的圆锥面83与圆柱面82相连接，使两侧圆锥面83向外张开的角度稍稍大于支重履70外周轨道68两侧的斜面69的夹角。

如图9（a），图9（b）所示，当辊轮环链80环绕在支重履70的外周上时，辊轮72中间的由两侧的凸缘76的圆锥面83和圆柱面82所形成的凹槽刚好能卡在支重履70外周的轨道68上，当辊轮72沿支重履70外周的轨道68滚动时，整个辊轮环链80能绕支重履70循环转动。

如图4、图5所示，当本实用新型的履带车辆支重机构1用平衡梁基端销轴11铰支在车架7两侧的履带架10上时，环绕在支重履70上的、位于下方的各辊轮72的凹槽刚好卡在接地履带40的链轨41上。由于支重履70通过辊轮72支承在履带40的链轨41上，所以，来自地面的支反力是由履带40的链轨41经过辊轮72直接传递给支重履70的，结构中并没有轴承受力（辊轮单元81中的轴承78只在链板71将辊轮72提升、使其返回到支重履70的上部时承受辊轮72本身的自重）。履带40的链轨41的横截面与支重履70外周的轨道68基本相同。在履带车辆行驶时，辊轮72能沿链轨41滚动，而支重履70沿链轨41直线运动。

如图4、图5所示，如果路面是平坦的，由于两个支重滚动总成铰接孔61′、于水平方向上在平衡梁铰接销孔11″的前后，且到平衡梁铰接销孔11″的距离A相等，所以，履带架10通过平衡梁基端销轴11传递给平衡梁60的集中力，通过支重履轴61传递给与其铰接的两支重履70，并且两支重履70所承受的力相等。又由于支重履轴61设置在支重履70长度方向的中间，并且支重履70可以绕支重履轴61灵活摆动，因此，两支重履70所承受的来自各辊轮72的支反力在支重履70的长度方向上是均布的。也就是说，两支重履70通过各辊轮72施加给履带40的链轨41的力是均布的。因此，可以说，车辆本身的重力和车辆背负物的重力能通过车架7两侧的履带架10，经本实用新型的履带车辆支重机构1的平衡梁60、支重履70和辊轮72，均匀地传递给与辊轮72接触的履带40的链轨41，从而均匀地传递到地面。

如图10所示，如果路面不是平坦的，例如在箭头D所指的履带40处有一突起，使该处的履带40上升了距离P，此时箭头E所指的辊轮72仍压在履带40的链轨41上，支承着支重履70的后端并向前方滚动微小的距离，而箭头K所指的支重履轴61向上抬起，与此同时，平衡梁60绕平衡梁基端销轴11摆动，后方的支重履70由下方的辊轮72支承着向前移动微小的距离，而箭头C所指的平衡梁基端销轴11向上抬起。根据前面的分析可知，M＜P/2，N＜M/2，所以，N＜P/4。因平衡梁基端销轴11是固定在车架7的履带架10上的，这说明虽然地面凹凸不平，但车架7上下起伏的幅度比路面起伏的高度要小得多，振动减小了。

也就是说，本实用新型的履带车辆支重机构1，能将其载荷均匀地分配给其下方的各履带链轨41，并且车辆在行进过程中，支重履70和平衡梁60随着地形的上下起伏而摆动，车架7的上下振动幅度大大减小，说明本实用新型的履带车辆支重机构1具有载荷均布（分配）和减振功能。

由于在车辆两侧的履带架10的前后各安装一个本实用新型的履带车辆支重机构1，每个支重履70和平衡梁60都能独立地随着地形的上下起伏而摆动，又由于支重履70的前后方向长度较小，所以其下方的履带40能与地面很好的贴合，并使每个履带板所承受的载荷大致相同。

另外，如图5所示，当将本实用新型的履带车辆支重机构1的平衡梁60的基端用平衡梁基端销轴11安装在车架7的履带架10上后，由于履带架10上的两个固定套15、16限制了平衡梁60相对履带架10沿轴向横向移动，所以在车辆转向、履带架10横向摆动时，平衡梁60能随履带架10一起横向摆动。另外，由于平衡梁60上的两个对开的固定套65、66的限制，支重履70不能相对平衡梁60横向移动，也就是说，在履带车辆转向时，支重履70能随着履带架10一起横向摆动。

再有，如图5所示，在支重履70的下方，在支重履70的外周形成的轨道68从上方卡在由辊轮72的圆柱面82和两侧的凸缘76的圆锥面83在辊轮72的上方所形成的凹槽中，而履带40的链轨41从下方卡在于辊轮72的下方所形成的凹槽中，所以，在支重履70横向移动时，支重履70会带动辊轮72以及履带40的链轨41一起横向移动，从而使履带40横向移动。

在该移动过程，侧向力是从履带架10的固定套15或16，传递给平衡梁60，再由平衡梁60上的固定套65或66传递给支重履70，由支重履70的处于下方的轨道68的侧面，推压与其接触的辊轮72上的凸缘76的圆锥面83。辊轮72虽然受到横向移动的侧向力，但由于辊轮72受到来自支重履70的向下的压力，辊轮72并不会向侧面翻转。从而，辊轮72上的另一侧凸缘76的圆锥面83推压与其接触的链轨41的侧面，将侧向力传递给履带40，使履带40相对地面滑动。

也就是说，本实用新型的履带车辆支重机构1，包括平衡梁60和支重滚动总成90，平衡梁60的位于中部的基端60-1铰支在履带车辆的履带架10上，其两侧具有支重端60-2，支重滚动总成90分别铰支在平衡梁60的各支重端60-2，且通过平衡梁60的摆动而能够上下运动；支重滚动总成90包括支重履70和辊轮环链80，辊轮环链80卷绕在支重履70上，并压在其下方的履带链轨41上。支重履70为长条状，外周设置有截面形状为梯形的闭环轨道68，铰支点位于其长度方向的中间；辊轮环链80由链板71连接相邻辊轮单元81的辊轮轴两端形成闭环链，辊轮单元81包括辊轮72、辊轮轴73、轴承78，辊轮72呈筒状，轴向两端具有凸缘76，由安装在两端的轴承78支承在辊轮轴73上且能够转动；支重履70的闭环轨道68和履带链轨41的至少一部分卡在辊轮72的凸缘76之间。

由于这种结构的本实用新型的履带车辆支重机构1具有载荷分配功能，所以即使是在凹凸不平的道路上行驶，每个支重履70都会始终将其下方的每个辊轮72紧紧地压在其下方的履带链轨41上，并且随着地形的起伏而上下摆动，在上下方向上不会脱离链轨41。由于支重履70上的轨道68和履带40的链轨41卡在辊轮72两端的凸缘76之间，不能向两侧相对移动，所以，即使在转向时来自地面的横向阻力很大，每个支重履70下方的辊轮72和链轨41也不会出现横向错位现象，由于辊轮72不会离开链轨41，所以不会发生现有履带车辆那样的“啃轨”现象,能大大延长履带的使用寿命，还能提高履带车辆的行驶速度。另外，由于每个辊轮72都承受大致相同的载荷，而且辊轮72的直径大，所以辊轮72与链轨41的接触应力小，这也是能提高履带使用寿命的一个重要因素。

以上对本实用新型的履带车辆支重机构1的具体实施例进行了阐述，但实际上在不违背本实用新型的核心思想的情况下，还可以设计出多个结构形式。

例如，在本实用新型的实施例中，辊轮制成筒状，两端设有凸缘，但也可以制成中间凸起其截面是梯形而两端是圆柱面的形状，当然与之对应的支重履外周的轨道和履带的链轨也要做相应的改变。

另外，本实用新型还可以不设置支重履，而是在平衡梁的支重端直接设置支重轮，这样也有一定的减振效果。

再有，本实用新型还可以不设置辊轮环链，而是在支重履的下方设置支重轮，其减振效果与本实用新型的实施例相当，但这样支重轮的轴承受力。

以上对本实用新型所提供的履带车辆支重机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也在本实用新型权利要求的保护范围之内。