CN115416773B - 一种高性能橡胶履带和农用履带收割机的行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农用橡胶履带，尤其涉及一种高性能橡胶履带和农用履带收割机的行走装置。一种高性能橡胶履带，该履带采波浪形行驶面用，波浪形行驶面两个铁齿之间刚度提升，当有支重轮行驶在芯金本体之间位置时能提供更大支撑力，芯金本体上方支重轮相应的载荷减小，减小对芯金本体上方胶料的压力，延缓芯金本体上方胶料早期磨损掉块问题。进一步，通过加高轮侧胶的厚度来改变支重轮和芯金本体根部橡胶的接触，从而提高芯金本体根部的耐磨性能。

Description

一种高性能橡胶履带和农用履带收割机的行走装置

技术领域

本发明新涉及农用橡胶履带，尤其涉及一种高性能橡胶履带和农用履带收割机的行走装置。

背景技术

橡胶履带车辆在现代军事农业和建筑业等领域中的用途十分广泛，接地比压小，减少对土壤的压实程度，有利于农作物生长，提高产量，机动性好，可靠性强，通过性好越野能力强，田间作业效率高。

目前农用橡胶履带采用橡胶基体内嵌入芯金本体，作用为配合驱动轮传递驱动力及保证花块刚度。为了保证履带在包裹驱动轮上时的柔韧性，相邻芯金本体之间存在较大间隙。两个铁齿支架即两个橡胶基体中间胶料厚度较薄且没有接地支撑，履带车辆底盘机架为一体式设计，即不同位置支重轮相对于履带的下压位移量相等，当支重轮从一个芯金本体上方滚到另一个芯金本体上方时，因底盘支架还有其他支重轮的支撑，支重轮垂向位移量很小，因履带行驶面上刚度的不同，支重轮滚动的过程中所受到的垂向支撑力最大差值能达到2500N左右，力的不均匀性会带来车辆振动的问题。

同时因为内嵌芯金本体的影响，当支重轮行走位置在芯金本体正上方时，该位置提供的垂向支撑力较大，且芯金本体上方胶料厚度约为15mm，相对较薄。该位置橡胶最早出现磨损掉块，严重影响履带的使用寿命。

进一步，芯金本体根部上表面最薄，同时该位置刚度最高，在支重轮等位移量下压的工况下，该部位橡胶承受压力最大，是履带中比较容易磨损的区域。作业时间过长、作业环境频繁转变、作业人员操作不当、石泥的摩擦阻碍等都会造成芯金本体根部的磨损或撕裂，严重影响履带的使用寿命，甚至出现安全事故。

进一步，普通橡胶履带一个节距里有一长花块和一短花纹块，长花纹块宽度和履带宽度相同，短花纹块比长花纹块略短。两横向花纹块间距较大，且横向花纹块具有一定的高度，导致两花纹块的刚性不足，在作业过程中容易发生磨损、撕裂等。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高性能橡胶履带，波浪形行驶面两个铁齿之间刚度提升，当有支重轮行驶在芯金本体之间位置时能提供更大支撑力，芯金本体上方支重轮相应的载荷减小，减小对芯金本体上方胶料的压力，延缓芯金本体上方胶料早期磨损掉块问题。并通过加高轮侧胶的厚度来改变支重轮和芯金本体根部橡胶的接触，从而提高芯金本体根部的耐磨性能。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种高性能橡胶履带，该橡胶履带包括橡胶基体、多个芯金本体和钢丝帘线，橡胶基体的一侧设置有行驶面，另一侧为花纹面，多个芯金本体纵向均布在橡胶基体上，所述的芯金本体包括两个铁齿和两个翼部，两个铁齿表面覆胶凸出行驶面设置，两个翼部嵌设在橡胶基体内，所述的钢丝帘线设置在两个翼部的下方，所述的行驶面为波浪形曲线，翼部正上方为行驶面的最低点，两个铁齿芯金本体中间位置为行驶面的最高点，最低点与最高点之间高度差为4-6mm，行驶面在距离芯金本体宽度方向边缘4-6mm处采用两到三段相切圆弧过度值行驶面最高点；两个翼部上方的行驶面横向加厚，加厚尺寸为2-5mm。

作为优选，所述行驶面在距离芯金本体宽度方向边缘5mm处采用三段相切圆弧过度值行驶面最高点，三段相切圆弧的半径分别为115-125cm、115-125cm和145-155cm。

作为优选，所述行驶面位于两个翼部的正上方，行驶面与铁齿边缘的距离为2-8cm，在横向上的长度为翼部长度的0.6-0.8。

作为优选，加厚尺寸为3-4mm。

作为优选，横向加厚的剖面为直线—圆弧—直线且直线和圆弧相切，圆弧长度建议为总长度的1/3。

作为优选，内侧直线起点在距离芯金本体根部0-4mm之间。

作为优选，两直线和水平轴角度不大于10°。

作为优选，以圆弧最高点为界线，分为Ⅰ、Ⅱ两部分，保证Ⅰ＜Ⅱ＜2Ⅰ。

作为优选，花纹面包括长横向花纹块和短横向花纹块，并在插在长横向花纹块和短横向花纹块之间的纵向花纹块。

作为优选，所述纵向花块和水平线的夹角为45°，从长横向花纹块和短横向花纹块底部从下往上延伸，像一个倒立的“凹”字。

作为优选，所述纵向花块宽为40mm，高度为28-30mm。

进一步，本发明还公开了一种农用履带收割机的行走装置，该装置包括驱动轮、托轮、张紧轮、支重轮、刚性支架和橡胶履带，橡胶履带设置在驱动轮、托轮、张紧轮和支重轮上，橡胶履带采用所述的一种高性能橡胶履带。

本发明在使用的时候，因为农用履带收割机底盘支重轮采用刚性支架一体式连接，当支重轮从芯金本体正上方还是滚过行驶面时，行驶面胶料在两个铁齿中间位置的位移量比芯金本体正上方胶料位移量大4-6mm，相应的在支重轮行走值两个铁齿之间行驶面的支反力会增加。一般农用履带收割机有10-12个支重轮（单侧5-6个），波浪形行驶面两个铁齿之间刚度提升，当有支重轮行驶在芯金本体之间位置时能提供更大支撑力，芯金本体上方支重轮相应的载荷减小，减小对芯金本体上方胶料的压力，延缓芯金本体上方胶料早期磨损掉块问题。

进一步，本发明让轮侧胶整个面的剖面呈圆弧形状，通过轮侧胶圆弧形状改变支重轮接触铁齿根部橡胶时间及力的大小。支重轮在轮侧面上行驶时，铁芯根部刚好是轮侧胶最薄的区域，先要磨掉圆弧部分的胶料才能接触到正常的行驶面上，大大延长了履带的使用寿命。

进一步，本发明在两花纹块之间插入一纵向长条花块，可以起到支撑两个长短花纹块的作用，提升花纹块的刚性和耐磨性能；履带一个节距里有两个芯金本体，芯金本体之间的间距和两横向花纹间距相同，两芯金本体卡在履带行驶面中，起到支撑行驶面的作用；但芯金本体之间的行驶面下方无支撑，且花纹块之间的间距较大，该段行驶面上下方都无支撑，导致该段行驶面刚性较低。所述纵向花块插入位置在履带行驶面下方区域内，纵向插在两横向花纹块之间；如下图所示，纵向花块以履带中心为对称轴，对称分布在行驶面下方区域左右两边，有效支撑了两芯金本体之间的行驶面，提升了两芯金本体之间行驶面的刚性。

附图说明

图1-图2为本发明的结构示意图。

图3为单个支重轮滚压履带仿真模型图。

图4为平行驶面和波浪线行驶面仿真模型接触力提取的对比图。

图5为本发明行驶面加厚的结构示意图。

图6为图5中A部放大图。

图7为本发明有限元仿真模型图。

图8、图9为本发明花纹面的结构示意图。

图10为纵向花纹块的结构示意图。

图11为现有技术花纹面的有限元仿真模型图。

图12为本发明花纹面有限元仿真模型图。

图13为现有技术和本发明花纹面有限元分析对比图，左边为原始模型，右边为本发明。

图14为一种农用履带收割机的行走装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种高性能橡胶履带，该橡胶履带包括橡胶基体1、多个芯金本体2和钢丝帘线3，橡胶基体1的一侧设置有行驶面11，另一侧为花纹面12，多个芯金本体2纵向均布在橡胶基体1上，所述的芯金本体2包括两个铁齿21和两个翼部22，两个铁齿21表面覆胶凸出行驶面11设置，两个翼部22嵌设在橡胶基体1内，所述的钢丝帘线3设置在两个翼部22的下方，所述的行驶面11为波浪形曲线，翼部22正上方为行驶面11的最低点，两个铁齿21中间位置为行驶面11的最高点，最低点与最高点之间高度差为5mm，所述行驶面11在距离芯金本体2宽度方向边缘5mm处采用三段相切圆弧过度值行驶面11最高点，三段相切圆弧的半径分别为120cm、120cm和149.8cm。所述行驶面11位于两个翼部22的的正上方，行驶面11与芯金本体2边缘的距离为5cm，在横向上的长度为翼部22长度的0.65。

如图4所示，本发明建立单个支重轮滚压定水平位置在履带表面滚压计算模型，橡胶履带节距一般为90mm，以两个铁齿21中间位置为横坐标零点，滚过135mm，一个半节距。计算结果显示支重轮在波浪形行驶面11滚压时力的波动约为600N，平行驶面11模型力的波动为2500N，波浪形特征的履带车辆行走时力的波动更小，振动小。

如图5、图6所示，两个翼部22上方的行驶面11横向加厚，加厚尺寸为3-4mm。横向加厚的剖面为直线—圆弧—直线且直线和圆弧相切，圆弧长度建议为总长度的1/3。内侧直线起点在距离芯金本体2根部0-4mm之间。两直线和水平轴角度不大于10°。以圆弧最高点为界线，分为Ⅰ、Ⅱ两部分，保证Ⅰ＜Ⅱ＜2Ⅰ。

如图7所示，根据有限元仿真可以看出，模型左侧（本发明设计）位移量为3.666，右侧（原始模型）位移量为4.615，对比两侧的位移量可以看出，本发明大大提升了履带的耐磨性能。本发明改变了支重轮对履带的碾压位置，有效缓解了支重轮对履带芯金本体根部上表面的摩擦。

如图8、图9、图10所示，花纹面12包括长横向花纹块13和短横向花纹块14，并在插在长横向花纹块13和短横向花纹块14之间的纵向花纹块15。所述纵向花块15和水平线的夹角为45°，从长横向花纹块13和短横向花纹块14底部从下往上延伸，像一个倒立的“凹”字。所述纵向花块15宽为40mm，高度为28-30mm。

把本方案和原始模型进行有限元分析对比，在同样的位置施加纵向载荷，得出如下表所示相关数据。载荷顺序从左到右依次为Load1、Load2、Load3，如下图11、图12、图13所示。

根据表格中的数据可以看出，本发明分别在花块三个同等部位施加了载荷，刚度分别提升了104.153%、3.253%、87.046%，大大提高了花块的刚性。

如图14所示，一种农用履带收割机的行走装置，该装置包括驱动轮、托轮、张紧轮、支重轮、刚性支架和橡胶履带，橡胶履带设置在驱动轮、托轮、张紧轮和支重轮上，橡胶履带采用所述的一种高性能橡胶履带。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种高性能橡胶履带，该橡胶履带包括橡胶基体（1）、多个芯金本体（2）和钢丝帘线，橡胶基体（1）的一侧设置有行驶面（11），另一侧为花纹面（12），多个芯金本体（2）纵向均布在橡胶基体（1）上，所述的芯金本体（2）包括两个铁齿（21）和两个翼部（22），两个铁齿（21）表面覆胶凸出行驶面（11）设置，两个翼部（22）嵌设在橡胶基体（1）内，所述的钢丝帘线（3）设置在两个翼部（22）的下方，其特征在于：所述的行驶面（11）为波浪形曲线，翼部（22）正上方为行驶面（11）的最低点，两个铁齿（21）中间位置为行驶面（11）的最高点，最低点与最高点之间高度差为4-6mm，行驶面（11）在距离芯金本体（2）宽度方向边缘4-6mm处采用两到三段相切圆弧过度值行驶面（11）最高点；并在两个翼部（22）上方的行驶面（11）横向加厚，加厚尺寸为2-5mm；

横向加厚的剖面为直线-圆弧-直线且直线和圆弧相切，圆弧长度建议为总长度的1/3；内侧直线起点在距离芯金本体（2）根部0-4mm之间；两直线和水平轴角度不大于10°；以圆弧最高点为界线，分为Ⅰ、Ⅱ两部分，保证Ⅰ＜Ⅱ＜2Ⅰ；花纹面（12）包括长横向花纹块（13）和短横向花纹块（14），并在插在长横向花纹块（13）和短横向花纹块（14）之间的纵向花纹块（15）；所述纵向花块（15）和水平线的夹角为45°，从长横向花纹块（13）和短横向花纹块（14）底部从下往上延伸，像一个倒立的“凹”字；

所述行驶面（11）位于两个翼部的正上方，行驶面（11）与铁齿（21）边缘的距离为2-8cm，在横向上的长度为翼部（22）长度的0.6-0.8。

2.根据权利要求1所述的一种高性能橡胶履带，其特征在于：行驶面（11）在距离芯金本体（2）宽度方向边缘5mm处采用三段相切圆弧过度值行驶面（11）最高点，三段相切圆弧的半径分别为115-125cm、115-125cm和145-155cm。

3.根据权利要求1所述的一种高性能橡胶履带，其特征在于：所述纵向花块（15）宽为40mm，高度为28-30mm。

4.一种农用履带收割机的行走装置，该装置包括驱动轮、托轮、张紧轮、支重轮、刚性支架和橡胶履带，橡胶履带设置在驱动轮、托轮、张紧轮和支重轮上，其特征在于，橡胶履带采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种高性能橡胶履带。