本发明涉及一种三角履带行走装置，尤其是一种高速重载可更换三角履带轮总成，属于工程机械领域，特别适用于抢险救援车辆。
背景技术：
轮胎式抢险救援车辆具有行驶速度快、机动性能好、结构简单等特点，能够满足装备在一般路况下的快速转场和工程抢修作业的需要。但其在砂石、冰雪、泥泞等特殊路面行驶和作业时容易发生轮胎下陷、打滑甚至重心不稳的现象。而整体履带式装备虽然能很好地适应恶劣场地与工作环境，但它的安装必须依托与之配套的专用底盘，不仅加重了整车的重量，也不同程度地降低了车辆的机动性能。加之，传统履带体积大、结构复杂，日常维护成本较高，实际应用受到了很大的限制。
在执行战时工程抢修和抢险救灾等多样化救援行动过程中，需要快速转场和高效作业，而现有轮式工程抢修装备在随机多变的路面条件下，会因其环境适应能力不足严重影响行驶和作业。
可更换的三角履带行走装置作为一种新型的行走机构，融合了轮胎与履带行走机构的优点。车辆更换三角履带轮后，由于履带接地面积的增大，减小了接地比压，使车辆在保持原来动力性能的同时，牵引和附着能力得到了较大提升。可更换三角履带行走装置虽然在国内少数领域已经得到一些应用，但在抢险救援车辆上应用较少。
一般情况下，三角履带轮都选用橡胶履带，因为橡胶履带是高速行驶履带，重量轻，不损坏路面，装卸方便。而在重型机器上大部分用金属履带的比较多，它因为重量超乎想象，装卸特别费力，而且对路面损坏严重。现有三角履带轮的整体承重能力仍偏小，难以用于重型机械以及大型装备中，其结构自身稳定性，防翻转性能等也有待提高。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种高速重载可更换三角履带轮总成，该三角履带轮总成具有履带轮与轮胎的快速转换的优点，能够大大增大履带轮的使用场合，扩展现有车辆的工作性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括橡胶履带、支撑架、驱动轮、导向轮、张紧导向轮、张紧装置和承重轮，所述的橡胶履带于外圈包覆驱动轮、导向轮、张紧导向轮和承重轮，驱动轮、导向轮、张紧导向轮、张紧装置以及承重轮安装在支撑架上；驱动轮处于橡胶履带上部，与底盘轮轴相连接；导向轮和张紧导向轮分别处于橡胶履带的底部两端，所述的承重轮安装于导向轮与张紧导向轮中间；所述张紧装置包含油缸、蓄能器和张紧轮连接架，油缸内存储液压油，蓄能器内储存的气体和液压油，油缸与蓄能器相连接，组成气液弹簧，油缸连接在支撑架的油缸座上，张紧轮连接架下端与支撑架相连接成为一个铰点，张紧轮连接架中间装有张紧导向轮，张紧轮连接架上端与油缸相连接。
相比现有技术，本发明的一种高速重载可更换三角履带轮总成，不但具有整体式履带的种种优点，更是克服了整体式履带车辆的一些不足：
(1)与钢铁履带相比，无与地面接触移动产生的噪声(敲打声和连续的吱咯声),振动轻，乘坐舒服，改善作业环境，减轻作业者的劳动强度。橡胶履带轮更加轻便，减少了车辆的整体重量，提高了车辆的机动性能。同时橡胶履带轮不会对路面造成损伤，且可以高速行驶，最高速度可达70km/h以上。
(2)在复杂工作环境下，比整体式履带具有更好的通过性。履带轮式车辆比整体式履带车辆在特殊地形条件下有更大的接地面积，具有了更大的牵引力。在凸凹不平的路面，履带轮式车辆震动更小，稳定性更高。
(3)换上履带轮的车辆与轮式车辆具有相同的转向性能，比整体性式橡胶履带车辆转向更灵活。
(4)履带轮车辆比轮式车辆具有更大接地面积和更小的接地比压。履带轮具有较大的接地面积，附着力和牵引力提高1.5倍，汽车最小离地间隙增大。大的接地面积保证了履带轮式车辆具备更大的牵引力，小的接地比压使履带轮车辆可以在雪地、沙漠、沼泽等湿、软、滑路面具有最好的通过性。大的离地间隙使越障碍能力比原车有所提高，所以能适应复杂的山地公路环境，保证车辆更易于接近工作现场。
(5)履带轮适应性强，安装携带方便。改装简单，无须对车辆进行特殊改装，模块化设计，携带方便，可在现场快速更换。使用时将轮胎更换，用履带轮的主动轮与车轮毂连接，只需20分钟就可完成4个履带轮的换装。当轮式车辆在特殊工作环境下不能够满足工作要求，可以通过配备的履带轮转换相同实现有轮式车辆向履带轮车辆的转换，提高了现有车辆的工作性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一个实施例的结构立体图。
图2为图1中驱动轮的结构示意图。
图3为图1中承重轮的结构示意图。
图4为图1中张紧装置的结构示意图。
图中：1、橡胶履带，2、张紧装置，3、张紧导向轮，4、承重轮，5、导向轮，6、支撑架，7、驱动轮，8、油杯a，9、驱动轮挡板，10、驱动轮圆锥滚子轴承，11、驱动轮骨架油封，12、承重轮挡板，13、承重轮螺栓，14、承重轮浮动油封座，15、承重轮浮动油封，16、承重轮圆锥滚子轴承，17、承重轮锁紧垫片，18、承重轮螺母，19、油杯b，20、承重轮o型圈，21、承重轮轴，22、承重轮的轮子，23、油缸座，24、缸筒，25、缸杆，26、张紧轮连接架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明的保护范围。
图1至图4示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图。
在图1所示高速重载三角履带轮的示意图中，支撑架6由钢板焊接成箱体式，并在内部焊有加强筋，通过轴承10与驱动轮7连接，支撑架6还通过导向轮挡板、张紧导向轮挡板、承重挡板12及驱动轮挡板9与下方各轮系连接成一个整体。相对于前进方向，张紧装置2放在三角履带轮前端，前端的张紧导向起到张紧与导向作用，后端的导向轮5仅导向。
如图2所示，驱动轮7处于三角履带轮上部，通过10个螺栓与底盘轮轴相连接，并通过轴承10连接，轴承的限位依靠驱动轮轴肩和用螺栓固定在驱动轮7上的驱动轮挡板9，两侧用驱动轮骨架油封11进行密封，并在端盖上打上螺纹孔拧上油杯a8方便注油进行润滑。
如图3所示，承重轮4处于三角形的底部，通过承重轮螺栓13安装于导向轮5与张紧导向轮3中间的支撑架6上，构成承重轮系，为履带轮主要承载结构。承重轮轴21采用半轴的形式，半轴形式更加轻量化，同时方便装配，通过承重轮挡板12与支撑架6连接。承重轮的轮子22通过两个承重轮圆锥滚子轴承16与承重轮轴21相连接，轴承内圈与轮轴21配合，外圈与承重轮的轮子22的轮毂相配合，使承重轮的轮子22相对承重轮轴21转动，承重轮轴21不转动。轴向限位依靠轴肩，同时在轴端攻螺纹拧上承重轮螺母18并使用承重轮锁紧垫片17进行锁紧。密封采用承重轮浮动油封座14、承重轮浮动油封15与承重轮o型圈20联合密封，并在端盖处打上螺纹孔，拧上油杯b19，方便润滑。
在本实施例中，导向轮5、张紧导向轮3的结构形式与承重轮4相同，只是尺寸不同。所以，导向轮5和张紧导向轮3处于三角形底部的两端，用于引导橡胶履带1，防止履带脱齿，并提供接近角，同时具备橡胶履带1张紧功能。导向轮轴和张紧导向轮轴都采用半轴的形式，通过导向轮挡板、张紧导向轮挡板与支撑架6连接。导向的轮子和张紧导向的轮子均分别通过两个圆锥滚子轴承与其轮轴相连接，轴承内圈与其轮轴配合，外圈与其轮子的轮毂相配合，使其轮子相对其轮轴转动，其轮轴不转动。轴向限位依靠轴肩，同时在轴端攻螺纹拧上螺母并使用锁紧垫片进行锁紧。密封采用浮动油封与o型圈联合密封，并在端盖处打上螺纹孔，拧上油杯c，方便润滑。
如图4所示，缸筒24、缸杆25连接在支撑架6的油缸座23上，油缸内存储液压油，缸上有两个油口，一个油口装有单向阀方便打油，另外一个油口与蓄能器相连接，蓄能器内储存的气体和液压油，组成气液弹簧，实现橡胶履带1的张紧与缓冲。张紧轮连接架26下端与支撑架6相连接成为一个铰点，可实现连接架26相对支撑架6转动。连接架中间装有张紧导向轮3，上端与油缸相连接，通过油缸的推动实现连接架26相对铰点转动带动中间的张紧导向轮3实现张紧。
本发明的工作原理：驱动轮7直接安装在驱动桥轮毂上，由驱动桥带动驱动轮7旋转。驱动轮7通过轮齿与橡胶履带1的齿块啮合，带动履带转动。橡胶履带1依靠摩擦力带动张紧导向轮3、承重轮4、导向轮5转动，实现与其的滚动摩擦。另一方面，橡胶履带1与地面存在静摩擦，从而为整车提供反方向的驱动力，进而驱动整车行走。
该行走系统采用车桥驱动，动力传动顺序为：
→承重轮4
驱动桥→驱动轮7→橡胶履带1→张紧导向轮3
→导向轮5
驱动轮7直接安装在驱动桥轮毂上，由驱动桥带动驱动轮7旋转。
驱动轮7通过轮齿与橡胶履带1的齿块啮合，带动履带转动。
橡胶履带1依靠摩擦力带动张紧导向轮3、承重轮4、导向轮5转动，实现与其的滚动摩擦。另一方面，橡胶履带1与地面存在静摩擦，从而为整车提供反方向的驱动力，进而驱动整车行走。
因此，整车的驱动力通过驱动轮7的轮齿与橡胶履带1的齿块的啮合传递动力，橡胶履带1的齿块寿命直接决定橡胶履带1的寿命。
轮系承载顺序为：
橡胶履带1→承重轮4→轴承→支撑架6→轴承→驱动轮7→驱动桥→车架
橡胶履带1与承重轮4、导向轮5滚动摩擦传递载荷。
承重轮4、导向轮5通过轴承与支撑架6传递载荷。
支撑架6通过轴承与驱动轮7传递载荷。
驱动轮7与驱动桥螺栓连接传递载荷。
高速重载三角履带轮总成指标如下：
(1)履带行驶速度≥50km/h
(2)轮履切换时间≤20min
(3)单个履带轮总成承载能力≥8t，可承载24t的车辆
单个履带轮总成重量≤2t
本发明的具体优势如下：
1.相较于普通轮胎的接地面积近似于一条线，履带轮的接地长度和宽度都有提升，减小了接地比压，提高了车辆的通过性。
2.将履带轮做成整体式装配至车辆末端的驱动轴上，驱动轮7随驱动轴转动，方便快速换装，满足20分钟内的快速换装，模块化程度高。
3.橡胶履带轮驱动方式采用强制驱动，强制驱动的橡胶履带1内表面上有驱动角，依靠驱动角和驱动轮7的驱动销啮合传递动力。橡胶履带1强制驱动的核心技术使驱动轮7具有合适的提升比率(提升比率是指驱动轮7的驱动销节距相对超出履带驱动角节距的百分比)。驱动轮7和履带啮合时，驱动角会在驱动销的作用下产生变形，变形累积易导致跳齿等。与摩擦驱动相比，强制驱动能提供更牢靠的扭矩传递而不打滑；此外，合适的提升比率可保证驱动销和驱动角之间不存在刨削现象，从而比摩擦驱动具有更少的功率损失和油耗。高速重载条件下，选用强制驱动方式。
4.本发明采用的是无芯金橡胶履带，与钢铁履带相比，橡胶履带具有噪声低，行驶平稳，不损坏路面的特点。与有芯金橡胶履带相比，无芯金橡胶履带具有机动性高、噪声低、重量轻以及不易脱带等优点。为了改善其横向和扭转刚性，现有的无芯金橡胶履带在主帘线层的外周侧或者内周侧布置有多个偏置帘线层，可保证履带在环轮系旋转时，横向剪切应力的分布左右对称；否则，履带会在行驶时产生横向侧移，并诱发磨损或者脱带。与有芯金橡胶履带相比，无芯金橡胶履带的行驶速度可达到50km/h，且行驶更为平稳，能承受重载。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。