ФРИКЦИОННЫЙ КОНУСНЫЙ РЕДУКТОР (ВАРИАНТЫ)

Заявляется полезная модель - фрикционный конусный редуктор, который может использоваться в приводах и трансмиссиях различных машин и механизмов, в том числе и в качестве реверсивного.
Известны конические редукторы (авторские свидетельства №838187 от 05.04.79 г., №665158 от 22.07.77 г. и др.), состоящие, как правило, из корпуса с ведущим и ведомыми валами с консольно установленными на них коническими зубчатыми. Недостатками их являются большие ударные нагрузки на оси и валы, а также невозможность приработки рабочих венцов колес и шестерен из-за того, что каждое из колес имеет собственные погрешности и деформации, и, вследствие этого, большая чувствительность к резкопеременным нагрузкам.
Известны различные фрикционные конусные вариаторы (заявка РФ №200123388 от 20.09.200 г., выпускаемые серийно по ГОСТ 30525-97, ГОСТ 30222-95), содержащие корпус с расположенными в нем ведущим и ведомым валами, ведущий и ведомый диски конусообразной формы и приводные механизмы. Их недостатками являются использование при небольших мощностях двигателей вследствие большой нагрузки на оси и валы, особенно при резкопеременных нагрузках, а также потеря сцепления, нагрев и износ из-за отсутствия у конусов общей вершины.
Известен реверсивный конический редуктор (патент РФ №2060421 от 21.07.96 г.), содержащий ведущий и ведомый валы, шестерни и два оппозитно расположенных конических колеса с механизмом поочередного включения колес под нагрузку. Делительные конуса шестерен имеют общую вершину и продольную ось, что обеспечивает большую долговечность при резкопеременных нагрузках, возможность приработки шестерен, плавность хода и бесшумность. Его недостатком является недостаточно высокая надежность вследствие износа зубьев шестерен, а также сложность в изготовлении. Кроме
того, ограничено количество передач - редуктор по данному патенту имеет только две передачи.
Заявляемый фрикционный конусный редуктор также содержит ведущий и ведомые валы, ведомые конусы, имеющие общие вершину и продольную ось, и механизм поочередного включения конусов под нагрузку.
Задача, решаемая при разработке данной полезной модели, заключалась в исключении напряжения на изгиб валов при любом требуемом давлении при сцеплении, создании надежного сцепления по всем сопрягающимся поверхностям конусов, повышении надежности и долговечности работы редуктора, обеспечении плавности и бесшумности, уменьшении габаритных размеров при одновременном увеличении количества передач и валов потребителей и возможности реверсирования, а также экономичности.
Данная задача достигается тем, что на ведущем валу расположена нижняя система из n конусов-кареток, подвижно соединенных между собой направляющими. На ведомых валах, передающих вращение в перпендикулярную плоскость, закреплено n-конусов с образованием n передач с различными передаточными отношениями. Параллельно нижней системе конусов-кареток установлена верхняя система из n конусов-кареток, при этом n - больше двух. Механизм поочередного включения конусов под нагрузку может быть соединен с нижней и верхней системами из n конусов-кареток. Ведомые валы могут быть выполнены полыми с проходящими внутри них внутренними валами, на ведущем и ведомых валах с возможностью перемещения вдоль них могут быть установлены оппозитно расположенные пары конусов, имеющих общую вершину, и жестко посаженные муфты.
Данная задача достигается также и тем, что на ведущем валу расположен нижний диск с n конусными поверхностями, на ведомых валах, передающих вращение в перпендикулярную плоскость, выполненных составными из n частей, входящих друг в друга, с установленными на концах каждой составной части зубчатыми передачами, закреплено n-конусов с образованием n передач с различными передаточными отношениями.
Параллельно нижнему диску установлен верхний диск с n конусными поверхностями, при этом n - больше двух. Механизм поочередного включения конусов под нагрузку может быть соединен при этом с концами составных частей каждого ведомого вала.
Выполнение на ведущем валу нижней системы из n конусов-кареток, подвижно соединенных между собой направляющими, а на ведомых валах, передающих вращение в перпендикулярную плоскость, n-конусов с образованием n передач с различными передаточными отношениями, обеспечивает плавность и бесшумность передачи вращения, простоту изготовления по сравнению с зубчатыми коническими передачами и возможность изготовления конусов небольших размеров, способных выдерживать большие резкопеременные нагрузки, надежность и долговечность в работе при большом количестве передач и реверсирование ведомых валов. Ведомые конусы имеют общие вершину и продольную ось, что обеспечивает создание надежного сцепления по всем сопрягающимся поверхностям конусов.
Установка параллельно нижней системе конусов-кареток верхней системы из n конусов-кареток обеспечивает надежное сжатие конусных валов, исключение напряжения на изгиб при любом требуемом сцеплении, надежность и долговечность работы редуктора и экономичность из-за увеличения силы сцепления рабочей пары конусов и конусов-кареток и уменьшения потерь на трение.
Соединение механизма поочередного включения конусов под нагрузку с нижней и верхней системами из n конусов-кареток обеспечивает возможность надежного переключения передач.
Выполнение ведомых валов полыми с проходящими внутри них внутренними валами, с установленными на ведущем и ведомых валах с возможностью перемещения вдоль них оппозитно расположенных пар конусов и жестко посаженных муфт обеспечивает, при повышении надежности и долговечности в работе, увеличение передаваемых крутящих моментов,
уменьшение оборотов и возможность реверсирования на малых оборотах, в частности, при использовании в приводах автомобилей.
Выполнение на ведущем валу нижнего диска с n конусными поверхностями, а на ведомых валах, передающих вращение в перпендикулярную плоскость, выполненных составными из n частей, входящих друг в друга, с установленными на концах каждой составной части зубчатыми передачами, n-конусов с образованием n передач с различными передаточными отношениями, также обеспечивает плавность и бесшумность передачи вращения, простоту изготовления и возможность изготовления конусов небольших размеров, способных выдерживать большие резкопеременные нагрузки, надежность и долговечность в работе и реверсирование ведомых валов.
Установка параллельно нижнему диску верхнего диска с n конусными поверхностями также обеспечивает надежность и долговечность работы редуктора вследствие исключения напряжения на изгиб при любом требуемом сцеплении, увеличение силы сцепления конусов и конусных поверхностей дисков, и экономичность из-за уменьшения потерь на трение.
Соединение механизма поочередного включения конусов под нагрузку с концами составных частей каждого ведомого вала также обеспечивает возможность надежного в данном варианте исполнения переключения передач.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлен общий вид редуктора по 1 п. формулы, на фиг.2 - вид сверху редуктора по 1 п. формулы, на фиг.3 - общий вид редуктора по 3 п. формулы, на фиг.4 - вертикальный разрез редуктора по 4 п. формулы.
'
'
'
'
Фрикционный конусный редуктор (см. фиг.1) состоит из ведущего вала 1, ведомых валов 2 и 3 (ведомых валов может быть несколько), нижней системы 4 из n конусов-кареток 5, 6, 7, 6, 1 и верхней системы 8 из n конусов-кареток 9, 10, 11, 10, 11 (в данном примере выполнения). Конуса-каретки нижней 4 и верхней 8 систем соединены между собой (см. фиг.2) направляющими 12 с возможностью передвижения одной конус-каретки
'
'
'
относительно другой по вертикали. На каждом ведомом валу 2 и 3 закреплено n конусов - 13, 14, 15 и 13, 14, 15 (в данном примере выполнения), имеющих общие вершину и продольную ось. Ведомые валы 2 и 3 соединены между собой, например, шарниром 16 или вертлюгом, или иным способом, обеспечивающим свободное вращение. Механизм поочередного включения конусов под нагрузку 17 соединен с конусами-каретками верхней системы 8 и нижней системы 4 и обеспечивает переключение скоростей, за счет прижатия выбранных конус-кареток систем 4 и 8 с соответствующим конусом 13, или 14, или 15, закрепленным на ведомом валу 2 или 3. Разведение конусов 13, 14 и 15 и конус-кареток 5, 6, 7, 9, 10, 11 может осуществляться, например, пружинными 18 или иными разъединительными устройствами. Реверсирование ведомого вала может осуществляться посредством установленных на ведомых валах муфт (на чертеже не показано).
На фиг 3 представлен общий вид варианта выполнения редуктора для привода автомобилей со встроенной в него коробкой передач, обеспечивающий возможность реверсирования на малых оборотах и увеличение передаваемых крутящих моментов. Для этого ведомые валы 2 и 3 выполнены полыми и соединены в центре шарниром 16, внутри них установлены внутренние валы 19, передающие вращение на колеса 20 автомобиля. На ведущем валу 1 установлены два конуса 21 и 22 и муфта 23; на валу 24, на котором вращается верхняя система 8 из конусов-кареток, установлены оппозитно расположенные аналогичные конусы 25 и 26. На ведомых валах 2 и 3 закреплены оппозитно расположенные пары конусов 27 и 28 и муфты 29, 30 и 31. Все конуса закреплены на валах с возможностью перемещения вдоль них и могут иметь общую вершину, конуса 21 и 25 имеют возможность свободно вращаться вокруг валов 1 и 24.
На фиг 4 представлен вертикальный разрез реверсивного фрикционного редуктора по 4 п. ф-лы. Отличается от редуктора по 1 пункту формулы тем, что на ведущем валу 1 установлен нижний диск 32 с n конусными поверхностями (в данном примере выполнения с тремя конусными поверхностями).
Ведомые валы 2 и 3, передающие вращение в перпендикулярную плоскость, выполнены составными из n частей (в данном примере выполнения показано три части), входящих друг в друга, с установленными на концах каждой составной части зубчатыми передачами 33. На каждой части валов 2 и 3 закреплено n-конусов (13, 14, 15 в данном варианте) с образованием трех передач с различными передаточными отношениями. Параллельно нижнему диску 32 установлен верхний диск 34 с тремя конусными поверхностями. Механизм поочередного включения конусов под нагрузку 35 соединен с концами составных частей каждого ведомого вала 2 и 3.
'
'
'
'
'
'
'
Фрикционный конусный редуктор работает следующим образом. Включается двигатель (см. фиг.1). Вращение через ведущий вал 1 передается на нижнюю 4 систему конус-кареток. Ведущая центральная нижняя конус-каретка 5 контактирует с конусами 13, 13 и 9, которые передают через верхнюю центральную конус-каретку 9 вращение верхней 8 системе конусов-кареток. Для переключения скоростей необходимо механизмом поочередного включения конусов под нагрузку 17 прижать рабочую пару конус-кареток 10-6 к конусу 14, закрепленных на валу 2, и симметрично расположенную пару 10-6 на валу 3 к конусу 14, или рабочую пару конус-кареток 11-7 к конусу 15 на валу 2 и симметрично расположенную пару 11-7к конусу 15 и т.д. Реверсирование вала потребителя осуществляется в данном случае при самых малых оборотах, то есть при работе в данном случае рабочей пары 5-9 через конус 13 посредством муфт.
Фрикционный конусный редуктор позволяет исключить нагрузки на оси и валы, надежен и бесшумен в работе, долговечен, обеспечивает увеличение количества передач с различными передаточными отношениями. Редуктор экономичен, практически не имеет потерь на трение соприкасающихся конусных поверхностей, может быть изготовлен небольших габаритных размеров и может быть использован в приводах машин общемашиностроительного применения и в приводах автомобилей различного назначения.