履带车辆用高速重载橡胶履带的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆行驶的橡胶履带技术，更详细地说，特别适用于高速重载履带车辆使用的橡胶履带。


背景技术：

2.现有的金属履带驱动结构有板齿啮合、板孔啮合和齿齿啮合三种传递驱动力的结构形式，但如果履带带体本身从金属材质换成橡胶材质，由于橡胶制品本身的柔软特性，这三种驱动形式都会因为驱动轮传递扭矩时，让柔软的橡胶体发生变形，进而可能发生“跳齿”现象，即在传动过程中，驱动轮上本应啮合的齿，从啮合位置滑脱，跳到即将发生啮合的位置，这种冲击会在跳齿部位对橡胶履带和驱动轮产生较大的应力，从而产生橡胶履带内部损伤，甚至会损害车辆的动力系统。
3.但橡胶履带具有如下优点：重量轻、噪音低，振动小，对路面破坏小、节能环保，在军用、民用领域有着广泛的应用前景。
4.因此，设计一套合理的履带结构来保障橡胶履带平稳顺畅的运动，是橡胶履带技术成败的关键，如果设计合理，则可避免履带在行驶过程中出现“跳齿”、脱带现象。


技术实现要素：

5.（一）发明所要解决的课题本发明是鉴于上述问题而提出的，其所要解决的课题是，提供一种橡胶履带，可有效防止车辆在高速重载情况行驶时，橡胶履带发生跳齿，脱带现象，并同时可以平稳地、高效地传递较大的驱动力。
6.（二）用于解决课题的方法橡胶履带跳齿、脱带的发生，是由于橡胶履带带体本身的柔软性引起的，要在橡胶履带的结构上想办法增强橡胶履带的横向刚度、径向刚度和扭转刚度，这样在车辆转弯时，受到地面对履带的横向、纵向的摩擦力、车辆重力以及驱动轮传递的牵引力时，橡胶履带本体就不会产生大的横向和扭转变形，从而避免跳齿、脱带的发生。
7.在驱动力的传递方式上，本发明的橡胶履带传动形式是齿齿啮合，这种传递形式具有传递效率高、工作寿命长、传动平稳、可靠性高、传动比恒定等优点，这对车辆的平稳运行都有巨大好处，适当的驱动齿轮廓曲线及压力角的设计，起到关键作用。
8.（三）技术方案橡胶履带是一条长条形履带，首尾相连，形成环形带，在橡胶履带中硫化有一定数量的金属芯金、钢丝帘线和数层纤维帘线，其中钢丝帘线中的钢丝方向为沿着履带的纵向长度方向。
9.为提高橡胶履带的横向刚度和扭转刚度，在橡胶履带中铺设数层纤维帘线层，纤维帘线一般为双数层，每层纤维帘线都具有一定的角度，设定履带纵向方向为0
°
，纤维帘线角度一般为-30
°
~30
°
之间。在橡胶履带涨紧时，纤维帘线、钢丝帘线层会随之绷紧，与芯金
压板一起为履带提供足够的横向刚度、径向刚度和扭转刚度，从而满足履带车辆直行和转弯时，橡胶履带平稳运行的要求。
10.履带中的芯金压板，可为履带提供径向方向刚度，即当车辆负重轮压在履带上，履带承受车辆重载时，履带不会发生大变形，从而发生跳齿、脱带问题。
11.另外，本发明提出齿齿啮合形式的履带驱动结构，可有效的将车辆高速行驶时驱动轮齿圈的驱动力传递给橡胶履带，成为行驶动力。
12.1 在啮合处，驱动轮齿圈驱动齿和履带驱动齿的齿形工作面圆弧曲线样式的设计非常关键；2 在啮合处，驱动轮齿圈驱动齿和履带驱动齿的间隙设计也很重要，本发明这个间隙距离为0mm~2mm，这个间隙距离的设计，是通过驱动齿和被驱动齿工作面圆弧的设计和被驱动齿插入驱动齿槽深度来保证。而这个深度则是履带本体结构设计和驱动轮齿圈结构设计决定的；3 在图3啮合处，本发明驱动结构压力角为10
°
~16
°
。
13.附图说明
14.图1为本发明中橡胶履带俯视图图2为本发明中橡胶履带仰视图图3为芯金与压板装配体立体图图4为履带通过连接器首尾连接立体图图5为本发明中橡胶履带与驱动轮齿圈配合驱动结构示意图。
15.具体实施方法本发明为高速履带车用橡胶履带，根据图1中所示的箭头定义履带的横向与纵向。
16.图1与图2是橡胶履带的部分节距结构，橡胶履带可以在纵向方向上设计不同节距数的履带段。
17.图4是将履带段通过端连器41、中连器42首尾连接，形成橡胶履带环带。
18.在橡胶履带中，芯金与压板33通过连接螺栓连接成为一个整体埋在橡胶体中，并夹紧钢丝帘线层与部分纤维帘线层，在芯金与压板的外边还铺设带有角度的纤维帘线层，纤维帘线角度一般为-30
°
~30
°
之间，在履带涨紧时，由芯金、压板、钢丝帘线层和纤维帘线层作为一个整体，可以很好的增强橡胶履带的横向刚度、径向刚度和扭转刚度。
19.如图3所示，芯金由合金钢一体铸造而成，两侧为驱动齿31，与驱动轮齿圈配合，传递驱动力，中间为诱导齿32，可以使车辆在行驶时，履带不会发生横向偏移，防止脱带。
20.齿圈通过螺栓固定在驱动轮上，橡胶履带的驱动齿与驱动轮齿圈的驱动齿配合，形成驱动关系。
21.通过履带本体结构设计和驱动轮齿圈结构设计，可以设计出在啮合位置，齿圈驱动齿与履带驱动齿的间隙d为0mm~2mm。
22.齿圈上的驱动齿是由齿顶圆弧r1，过度圆弧r2和工作面圆弧r3组成。齿顶圆弧r1决定了驱动轮齿圈的直径。过度圆弧r2是为了顺畅的连接齿顶圆弧和工作面圆弧r3。工作面圆弧r3与履带被驱动齿工作面圆弧r4相作用，将驱动力传递给履带驱动齿，本结构在图5
位置产生的压力角αk为10
°
~16
°
。
23.在履带被驱动过程中，压力角可以作为判断传动机构传递力性能的一个重要指标，压力角越小，作用力沿切线速度方向的分力越大，即传动的力越大，机构的传动性能越好。压力角越大，实际有用功愈小，它只能增加摩擦力矩，但它又是不可避免的。基于上面的原因，压力角似乎越小越好，但是，压力角越小，齿圈的驱动齿就越廋，抗弯强度也就越低，越容易发生损坏。因此，必须通过有限元力学分析计算，来分析传动机构整体强度，综合考虑后得出一个适合压力角。
24.本发明的橡胶履带，正压力转化为驱动力的效率是96.6%，经过有限元分析计算后，在传动过程中，传动机构内最大应力远小于材料屈服强度。本结构可以在高效转化驱动力的同时，稳定、安全地应对运动过程中的突发事件。


技术特征：
1.一种橡胶履带，具有橡胶制的条形带，通过端连器、中连器首尾相连形成环形带；在橡胶履带中硫化有一定数量的金属芯金、压板、钢丝帘线和数层带有一定角度纤维帘线。2.如权利要求1所述的芯金与压板通过连接螺栓连接紧固，并压紧芯金、压板之间的钢丝帘线层。3.如权利要求1所述的橡胶履带中的纤维帘线角度为-30
°
~30
°
之间，层数为2层~6层。4.如权利要求1所述的橡胶履带芯金驱动齿，其特征在于履带的驱动齿结构是由齿顶圆弧和工作面圆弧组成，其中的工作面圆弧与驱动轮齿圈的驱动齿工作面圆弧相配合，传递驱动力。5.如权利要求1所述的橡胶履带，其特征在于在啮合时，驱动轮齿圈的驱动齿与橡胶履带的驱动齿之间间隙0mm~2mm。6.如权利要求1所述的橡胶履带，其特征在于所述驱动结构的压力角范围为10
°
~16
°
。

技术总结
本发明提供一种橡胶履带，具有橡胶制的条形带，通过端连器、中连器首尾相连形成环形带；在橡胶履带中硫化有一定数量的金属芯金、压板、钢丝帘线和数层带有一定角度纤维帘线，从而使橡胶履带拥有较大的横向刚度、径向刚度和扭转刚度，可使车辆高速重载情况行驶时，橡胶履带不会出现跳齿，脱带问题，并同时可以平稳地、高效地传递较大的驱动力。高效地传递较大的驱动力。高效地传递较大的驱动力。


技术研发人员：韩成勇 蔡庆 贾云海
受保护的技术使用者：北京橡胶工业研究设计院有限公司
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2022/6/10