КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И МЕХАНИЗИРОВАННОЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ УСТРОЙСТВО
GEAR BOX AND MECHANISED AGRICULTURAL DEVICE

1. Область техники
Изобретение относится к коробкам передач для подвижного оборудования и, в частности, к коробкам передач для сельскохозяйственных орудий, и более конкретно к коробкам передач для моторных почвофрез. Изобретение также относится к автоматизированным сельскохозяйственным орудиям и более конкретно к моторным почвофрезам и мотокультиваторам, включающим такие коробки передач.
2. Технологические предпосылки
Коробка передач для автоматических сельскохозяйственных орудий разработана для соединения моторных средств автоматизированных сельскохозяйственных орудий с ведущими элементами орудия. Такое механизированное сельскохозяйственное устройство может быть реализовано, например, в виде моторной почвофрезы, мотокультиватора, кустореза или любого другого аналогичного устройства.
Наиболее продвинутые орудия включают коробки передач, имеющие одну или несколько скоростей передней передачи. Переход от одной передачи к другой осуществляется вручную с помощью переключателя передач, который при переключении изменяет передаточное число коробки передач.
Некоторые коробки передач дополнительно имеют передачу заднего хода, чтобы облегчить маневрирование, например, при подъезде к препятствию, таком как корень, камень, и т.д., и механизм выключения сцепления, чтобы облегчить изменение темпа и переключения с передней передачи на передачу заднего хода.
Известно, что такие коробки передач содержат:
- входной вал, который вращается двигателем,
- выходной вал, который приводит в действие элементы орудия,
- шестерню, которая перемещается на входном валу, чтобы при переключении передач изменить передаточные числа между входным валом и выходным валом.
Эти коробки передач имеют большое количество сложных механических деталей, что делает их дорогостоящими, тяжелыми и большими по размеру.
Кроме того, в зависимости от заложенных в них функций, (только одна передача, несколько передач, передачи заднего хода и т.д.), каждый тип механизированных сельскохозяйственных орудий снабжается определенной коробкой передач. Таким образом, изготовитель должен разработать новую коробку передач, позволяющую ему удовлетворить технические требования продукта каждого нового поколения. Чаще всего невозможно добавить или извлечь уже установленную коробку передач.
Следовательно, имеется потребность в коробках передач, которые могут формироваться в сборочных цехах, используя одну и ту же конфигурацию и позволяя без особой трудности, адаптировать функции коробок передач к орудиям, на которых они установлены.
Кроме того, в известных коробках передач, которые включают несколько шестерен переднего хода (особенно верхняя передачи переднего хода и нижняя передачи переднего хода) и одну передачу заднего хода, трудно переходить с верхней передней передачи на передачу заднего хода. В частности, в такой ситуации необходимо переключиться с верхней передней передачи на нижнюю шестерню переднего хода и затем с нижней передней передачи на передачу заднего хода, что практически является невыполнимым, особенно на скальном грунте, требующем нескольких переключений передачи заднего хода, чтобы отойти от каменного блока или когда орудие находится на извилистой тропе, требующей точного управления сельскохозяйственными орудиями, на которых установлена эта коробка передач.
Наконец, современные коробки передач, которые включают несколько передаточных чисел переднего хода (в особенности верхняя передачи переднего хода и нижняя передачи переднего хода) дают только относительно ограниченные диапазоны скоростей вращения инструмента для каждого из передаточных отношений. Например, существующие механизированные сельскохозяйственные орудия включают коробки передач. Эти коробки передач часто представляют собой очень тяжелые (весом от 85 до 90 кг) и дорогостоящие устройства с двигателем на 6 лошадиных сил или на 5 лошадиных сил, которые не имеют плавного переключения передач. Таким образом, они вообще не обеспечивают вращение рабочего инструмента со скоростью 45-60 об/мин и выше 145 об/мин.
Квалифицированные специалисты в данной области до настоящего времени не стремились использовать инструменты, снабженные мотокультиваторами или моторными почвофрезами, на этих скоростях. Однако, как обнаружили изобретатели, доступные в настоящее время скорости вращения инструмента не всегда подходят для различных задач, которые могли бы быть выполнены моторной почвофрезой.
3. Цели изобретения
Следовательно, изобретение, стремится преодолеть, по меньшей мере, некоторые из недостатков коробок передач известного уровня техники.
В частности согласно конкретным вариантам воплощения, изобретение имеет целью обеспечить коробку передач, которая позволяет переходить с передней передачи на передачу заднего хода и наоборот.
По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретение имеет целью обеспечить сельскохозяйственные орудия, оборудованные коробкой передач, позволяющие им работать со скоростями вращения инструмента, подходящими для эффективного выполнения большого количества различных задач.
Таким образом, по меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретение обеспечивает коробку передач с двумя скоростями передней передачи и одной скоростью передачи заднего хода, в которой переключение с передней передачи на передачу заднего хода может быть сделано быстро и независимо от работы передней передачи.
По меньшей мере, в еще одном варианте воплощения изобретение имеет целью, обеспечить в коробке передач две скорости передней передачи и одну скорость передачи заднего хода, в которой переключение с передней передачи на передачу заднего хода может быть сделано без необходимости переключения главного рычага переключения передач, независимо от того, включена ли передачи переднего хода. По меньшей мере, в еще одном варианте воплощения изобретение имеет целью обеспечить коробку передач, которая на основе одной и той же конфигурации может, по меньшей мере, представлять собой коробку передач с одной скоростью передней передачи или одной скоростью передней передачи и одной скоростью передачи заднего хода или двумя скоростями передней передачи и одной скоростью передачи заднего хода.
В частности, по меньшей мере, в одном варианте воплощения, изобретение имеет целью обеспечить коробку передач для механизированных сельскохозяйственных орудий, которые могут формироваться простым способом, то есть где ограничение коробки передач, по меньшей мере, одной скоростью может быть сделано без ее модификации.
Таким образом, по меньшей мере, в одном варианте воплощения, изобретение имеет целью обеспечить модульную коробку передач, которая может формироваться так, чтобы она могла использоваться с различными механизированными сельскохозяйственными орудиями независимо от их технических параметров.
По меньшей мере, в одном варианте воплощения, изобретение также имеет целью обеспечить коробку передач, которая не требует серьезных усилий, чтобы изменить передаточные числа.
По меньшей мере, в одном варианте воплощения, изобретение имеет целью обеспечить компактную коробку передач.
По меньшей мере, в одном варианте воплощения, изобретение также имеет целью обеспечить коробку передач, которая имеет меньший вес, чем коробки передач известного уровня техники.
4. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к коробке передач для механизированных сельскохозяйственных орудий, которая соединяет привод с элементами двигателя орудия, при этом коробка передач содержит следующие элементы:
- входной вал, вращаемый указанным приводом,
- выходной вал, приводящий в действие указанные сельскохозяйственные орудия,
- шестерню, называемую подвижной шестерней, которая установлена с возможностью движения на входном валу и приспособлена к занятию, по меньшей мере, одного первого положения передачи переднего хода, по меньшей мере, одного второго положения передачи переднего хода и, по меньшей мере, одного первого положения передачи заднего хода, отличающаяся тем, что коробка передач конфигурируется так, что положение передачи заднего хода подвижной шестерни находится между двумя положениями передачи переднего хода.
Следовательно, коробка передач согласно изобретению имеет новую конфигурацию, придающую ей новые функции. В частности, в коробке передач согласно изобретению передача заднего хода установлена между двумя передачами переднего хода. Таким образом, безотносительно положения передачи переднего хода, в котором находится коробка передач, пользователь может использовать коробку передач для быстрого переключения в положение передачи заднего хода. Точно так же, когда коробка передач находится в положении передачи заднего хода, пользователь может легко и быстро переключиться в любую передачу переднего хода.
Согласно одному конкретному варианту воплощения, в первом положении передачи переднего хода подвижная шестерня способствует формованию первого передаточного отношения между входным валом и выходным валом, причем оба эти два вала вращаются в одном и том же направлении, тогда как во втором положении передачи переднего хода, подвижная шестерня способствует формованию второго передаточного отношения между входным валом и выходным валом, при этом эти два вала вращаются в одном и том же направлении, тогда как в положении передачи заднего хода подвижная шестерня способствует формованию третьего передаточного отношения между входным валом и выходным валом, когда валы вращаются в обратном направлении.
Предпочтительно, коробка передач согласно изобретению включает промежуточный вал, содержащий, по меньшей мере, две шестерни: шестерню, называемую проксимальной шестерней, взаимодействующей с подвижной шестерней, когда она занимает указанное первое положение передачи переднего хода, и шестерню, называемую дистальной шестерней, которая взаимодействует с выходным валом.
Промежуточный вал вместе с входным и выходным валами, позволяет формировать передаточные отношения передней передачи. Согласно предпочтительному варианту изобретения, входной, выходной и промежуточные валы параллельны.
Предпочтительно, коробка передач согласно изобретению включает вал передачи заднего хода, содержащий, по меньшей мере, одну ведущую шестерню, взаимодействующую с подвижной шестерней, когда она находится в положении передачи заднего хода, и ведомую шестерню, взаимодействующую с проксимальной шестерней промежуточного вала.
Вал передачи заднего хода вместе с входным и выходным валами позволяет формировать передаточное отношение передачи заднего хода. Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, входной, выходной валы и вал передачи заднего хода параллельны.
Согласно этому варианту воплощения, проксимальная шестерня промежуточного вала выполняет две различных функции. Во-первых, она принимает участие в формировании первого передаточного отношения передней передачи, непосредственно входя в зацепление с подвижной шестерней, когда последняя находится в первом положении передачи переднего хода. Во-вторых, она принимает участие в формировании передаточного отношения передачи заднего хода при зацеплении подвижной шестерни с ведущей шестерней вала передачи заднего хода (когда подвижная шестерня находится в положении передачи заднего хода), причем эта ведущая шестерня, посредством ведомой шестерни вала передачи заднего хода, приводит в действие проксимальную шестерню промежуточного вала, который передает вращательное движение выходному валу через дистальную шестерню промежуточного вала.
Такая конфигурация делает коробку передач согласно этому варианту воплощения компактной. Действительно, проксимальная шестерня способствует формованию двух передаточных отношений, тогда как в известных коробках передач шестерня способствует созданию только одного передаточного отношения. Следовательно, коробка передач согласно этому варианту воплощения имеет меньше деталей, чем коробки передач известного уровня техники, обеспечивая, таким образом, более компактную, более легкую и менее дорогостоящую конфигурацию.
Предпочтительно и согласно изобретению, выходной вал включает, по меньшей мере, одну шестерню, называемую выходной шестерней, которая приводится во вращательное движение указанной подвижной шестерней, когда она находится в указанном положении передачи переднего хода.
Согласно этому варианту воплощения, вторая скорость передачи переднего хода получается прямым зацеплением между подвижной шестерней входного вала и выходной шестерней выходного вала.
Предпочтительно и согласно изобретению, входной вал и выходной вал расположены коаксиально по отношению друг к другу.
Такая конфигурация облегчает установку коробки передач на механизированных сельскохозяйственных орудиях и обеспечивает компактность коробки передач.
Предпочтительно и согласно изобретению, входной вал имеет фиксатор, частично ограничивающий перемещение подвижной шестерни вдоль входного вала.
Этот фиксатор может быть любого типа. Например, он может быть сформирован прокладкой, которая устанавливается на входном валу и ограничивает переключение подвижной шестерни на входном валу до одной из двух скоростей передней передачи. Таким образом, коробка передач, снабженная таким фиксатором, имеет только одну скорость передачи переднего хода и одну скорость передачи заднего хода. Это позволяет применять коробки передач серийного производства.
Предпочтительно, коробка передач согласно изобретению включает переключатель скоростей, взаимодействующий с указанной подвижной шестерней и позволяющий при его переключении изменять передаточное отношение между входным валом и выходным валом.
Переключатель скоростей этого типа облегчает маневрирование при перемещении подвижной шестерни.
Предпочтительно и согласно изобретению, переключатель скоростей подвижен при вращении и включает, по меньшей мере, два элемента для закрепления троса, проложенного по обе стороны оси вращения переключателя, причем каждый крепежный элемент служит для приема управляющего троса так, что при приложении усилия растяжения на первый трос, закрепленный в первом крепежном элементе, приводит к повороту указанного переключателя скоростей в первом направлении вращения, и приложение усилия растяжения на трос, закрепленный во втором крепежном элементе, приводит к повороту указанного переключателя в противоположном направлении вращения.
Согласно этому варианту воплощения, изменение передаточного отношения между входным валом и выходным валом является результатом вращения переключателя скоростей вокруг оси вращения. Такое вращение переключателя скоростей стимулирует перемещение подвижной шестерни вдоль входного вала (первое положение передачи переднего хода, второе положение передачи переднего хода или передачи заднего хода). Кроме того, переключатель скоростей имеет два крепежных элемента, при этом каждый крепежный элемент служит для приема троса так, что приложение усилие растяжения к тросам приводит к вращению переключателя. Эти крепежные элементы проложены по обе стороны от оси вращения переключателя. Каждый крепежный элемент имеет форму и размер, подходящее для приема управляющего троса и его удержания относительно переключателя скоростей таким образом, что как только этот трос соединен с крепежным элементом, приложение усилия растяжения к этому управляющему тросу приводит вращению на переключателе скоростей.
Крепежный элемент, например, может быть разработан с расчетом надежного соединения управляющего троса с переключателем скоростей. Крепежный элемент этого типа может быть заклепкой, пластинчатым фиксатором троса, червячным фиксатором троса или любым другим подобным элементом.
Приложение усилия растяжения к первому управляющему тросу, закрепленному в первом крепежном элементе, вызывает вращение переключателя в первом направлении вращения, тогда как приложение усилия растяжения ко второму управляющему тросу, закрепленному во втором крепежном элементе, вызывает вращение троса в противоположном направлении вращения.
Следовательно, коробкой передач согласно изобретению можно управлять, не прилагая большого усилия на переключатель.
Кроме того, оболочки управляющего троса не подвержены сжимающим усилиям, и это увеличивает срок службы этих оболочек.
Кроме того, тот факт, что коробкой передач согласно изобретению можно управлять с помощью механизма с двумя управляющими тросами, позволяет легко регулировать зазоры, между ручкой управления этих тросов и коробкой передач.
Переключатель скоростей коробки передач согласно изобретению может иметь различную конструкцию и различные схемы расположения.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, переключатель скоростей содержит:
- рычаг переключения, имеющий указанные крепежные элементы,
- кронштейн, жестко прикрепленный к рычагу переключения и входящий в коробку для взаимодействия с указанной подвижной шестерней и путем ее перемещения изменение передаточного отношения между входным валом и выходным валом.
Такой переключатель скоростей имеет преимущество наличия рычага переключения, который имеет крепежные элементы и, следовательно, может быть перемещен приложением растягивающих усилий к тяговым тросам. Кроме того, этот рычаг прикреплен к кронштейну, проходящему через коробку передач и взаимодействующему с подвижной шестерней так, что усилие, приложенное на один управляющий трос, приводит к изменению передаточного отношения.
Крепежные элементы, сделанные на рукоятке управления, могут быть любого типа. Согласно одному варианту воплощения, эти крепежные элементы представляют собой заклепки, предназначенные для удержания управляющих тросов в фиксированном положении на рукоятке управления. В соответствии с другим вариантом воплощения, эти крепежные элементы представляют собой фиксаторы троса, в частности, ленточный соединитель троса или червячный хомут для троса.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, крепежные элементы могут представлять собой отверстия, проходящие через указанный рычаг переключения в направлении, в основном, параллельном оси вращения переключателя.
Такие крепежные элементы могут принимать управляющий трос, один конец которого проходит через отверстие. Этот конец троса затем снабжается стопором, который предотвращает проход конца троса в обратном направлении через отверстие. При приложении усилия растяжения к управляющему тросу стопор упирается в края отверстия, формируя крепежный элемент, направляя, таким образом, вращение переключателя скоростей вокруг его оси вращения.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, коробка передач имеет панель, прикрепленную к корпусу коробки передач, при этом указанная панель имеет боковую пластину, включающую средства для направления управляющего троса.
Направляющие средства пластины направляют управляющие тросы и, таким образом, препятствуют запутыванию тросов или захвату их другими элементами коробки передач или элементами орудия, на котором установлена коробка передач.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, коробка передач включает шаровое устройство, предназначенное для взаимодействия с указанным переключателем скоростей, чтобы определить ряд предопределенных угловых положений указанного переключателя скоростей, при этом каждое положение связано с предопределенным передаточным отношением.
Шаровое устройство позволяет определить устойчивые угловые положения переключателя скоростей. Кроме того, такое устройство обеспечивает точное позиционирование переключателя скоростей. Шаровое устройство этого типа взаимодействует наиболее предпочтительным образом с механизмом управления с двумя тросами, потому что приложение усилия растяжения на трос позволяет переместить переключатель вращательно, а шаровое устройство позволяет пользователю даже при длинном тросе ощутить “узкие места”, определяющие устойчивое положение переключателя скоростей.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, шаровое устройство включает сферический подпружиненный плунжер, проходящий в направлении, в основном, перпендикулярно к оси вращения переключателя, причем указанный плунжер служит для взаимодействия с выступами на периферийном краю рычага переключения, чтобы определить, указанные предопределенные угловые положения рычага переключения.
Этот сферический подпружиненный плунжер расположен, например, на указанной боковой пластине указанной панели.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, выходной вал включает механический предохранитель, имеющий предопределенный предел прочности на разрыв и срезается, если крутящий момент, переданный входным валом вторичному валу, превышает предопределенную величину.
Механический предохранитель этого типа предотвращает поломку колеса или инструмента орудия, на котором установлена коробка передач в случае столкновения этого колеса или инструмента с препятствием. Этот механический предохранитель также предотвращает превышения размера элементов коробки передач, таких как шестерни коробки передач без риска поломки этих элементов.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, выходной вал вставлен в выходную шестерню коробки передач, и указанный механический предохранитель представляет собой шпильку, которая проходит диаметрально через указанную выходную шестерню коробки передач и указанный выходной вал.
Шпилька согласно этому альтернативному варианту воплощения изобретения проходит одновременно через выходную шестерню коробки передач и выходной вал. Таким образом, срезание шпильки, которое происходит, когда крутящий момент, переданный входным валом вторичному валу, превышает предопределенную величину, позволяет защитить все элементы в коробке передач и инструменты сельскохозяйственного орудия, на котором установлена коробка передач. При срезе шпильки выходной вал отключается от коробки передач, и выходная шестерня коробки передач вращается вхолостую.
Шпилька является эффективной средством защиты, которое, кроме того, стоит гораздо меньше, чем ограничитель крутящего момента. Кроме того, шпилька согласно этому варианту изобретения может быть легко заменена после выхода ее из строя. Наконец, диаметр шпильки может быть рассчитан на максимальный допустимый крутящий момент. Следовательно, коробка передач согласно изобретению может быть легко параметризована, как функция использования коробки передач и орудия, на котором установлена коробка передач.
В частности, коробка передач согласно этому варианту позволяет, используя тот же самый корпус, составить, по меньшей мере, следующие три конфигурации:
- конфигурацию, в которой коробка передач имеет нижнюю передачу переднего хода, верхнюю передачу переднего хода и передачу заднего хода,
- конфигурацию, в которой коробка передач имеет нижнюю передачу переднего хода и передачу заднего хода,
- конфигурацию, в которой коробка передач имеет верхнюю передачу переднего хода и передачу заднего хода.
Изобретение также относится к моторизированным сельскохозяйственным орудиям, включающим коробку передач согласно изобретению.
Например, таким орудием может быть моторная почвофреза.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения, орудие включает ручку управления, два управляющих троса, прикрепленные к указанным крепежным элементам указанного переключателя скоростей указанной коробки передач, при этом каждый трос также связан с указанной ручкой управления.
Ручка управления орудия позволяет управлять положением переключателя скоростей с помощью управляющих тросов. Эта ручка может быть установлена на ручке управления орудием, если оператор управляет орудием, перемещаясь пешком, или она может быть установлена на любой другой части орудия.
Изобретение также относится к коробке передач для орудия, снабженного коробкой передач, характеризуемой наличием всех или части признаков, упомянутых выше или ниже по тексту описания.
Согласно некоторым из вариантов воплощения изобретения, оно также относится к моторизированным сельскохозяйственным орудиям, включающим двигатель, который может использоваться в предопределенном диапазоне скоростей передач и коробки передач (который может быть описанного здесь типа или любого другого типа) для соединения указанного двигатели с указанным рабочим валом, способным нести рабочие инструменты, при этом коробка передач имеет, по меньшей мере, одно первое положение передачи переднего хода, формирующее передаточное отношение первой передачи между двигателем и рабочим валом, и второе положение передачи переднего хода, формирующее передаточное отношение второй передачи между двигателем и рабочим валом, причем каждое из указанных положений передачи переднего хода обеспечивает привод рабочего вала в диапазоне скоростей, соответствующих диапазону скоростей двигателя. В этих вариантах воплощения изобретения диапазоны скоростей рабочего вала, обеспечиваемые первым и вторым положениями передачи переднего хода, как бы наложены друг на друга.
Таким образом, сельскохозяйственные орудия могут привести в действие инструменты на скорости, выбранной из большого и непрерывного диапазона скоростей рабочего механизма. Это позволяет использовать широкий диапазон инструментов при соответствующих скоростях передачи.
Предпочтительно, указанная коробка передач имеет только два положения передачи переднего хода.
Такие коробки передач просты по конструкции и могут быть смонтированы в простых и дешевых сельскохозяйственных орудиях. Большая гибкость использования, обеспечиваемая этой коробкой передач, позволяет использовать инструменты, которые обычно могут использоваться только на более сложных и дорогих орудиях.
Предпочтительно, чтобы одно из указанных положений передачи переднего хода предлагало бы передаточное отношение 50 (+/-5)/1 между выходным валом двигателя и рабочим валом, и другая передача переднего хода предлагала бы передаточное отношение 20 (+/-5)/1 между выходным валом двигателя и рабочим валом.
Такие передаточные отношения позволяют получить широкие и перекрывающие друг друга диапазоны передач с двигателями, обычно используемыми для механизированных сельскохозяйственных орудий.
Предпочтительно, чтобы указанная коробка передач также имела бы, по меньшей мере, одно положение передачи заднего хода.
Предпочтительно, чтобы указанный двигатель мог бы использоваться в диапазоне скоростей 1450-3600 об/мин.
Этот диапазон скоростей особенно подходит для коробки передач, раскрываемой в настоящем изобретении.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения, рабочий вал приспособлен для вращения колес определенных сельскохозяйственных орудий.
Таким образом, сельскохозяйственное оборудование может выполнять самые различные задачи.
Предпочтительно, чтобы сельскохозяйственное оборудование было бы снабжено соединительным элементом для буксировки прицепа.
Предпочтительно, сельскохозяйственное оборудование должно быть снабжено, по меньшей мере, одним инструментом, выбранным из следующей группы:
- культиваторная лапа;
- плуг;
- бороздник;
- отвал типа отвала бульдозера;
- скарификатор
- картофелекопалка.
Таким образом, моторизованное сельскохозяйственное орудие позволяет выполнить большое количество различных работ в большом диапазоне скоростей, обеспечивающих оптимальное использование большого количества различных инструментов.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения, сельскохозяйственное орудие имеет корпус, закрывающий, по меньшей мере, часть элементов передачи момента между двигателем и коробкой передач, при этом указанные корпус содержит, по меньшей мере, одну полупрозрачную панель, допускающую визуальную проверку указанных элементов.
Таким образом, пользователь может легко выполнить визуальные проверки элементов передачи момента.
Предпочтительно, сельскохозяйственное орудие представляет собой моторную почвофрезу.
Хотя моторная почвофреза является относительно маломощным орудием, использование коробки передач согласно изобретению позволяет применить большое количество инструментов, которые обычно устанавливаются на более мощных орудиях.
5. Список чертежей
Другие цели, признаки и преимущества изобретения станут очевидными из следующего описания неограничивающего примера и со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
- Фигура 1 - схематический перспективный вид коробки передач согласно одному варианту воплощения изобретения,
- Фигура 2 - схематический вид части орудия согласно одному варианту воплощения изобретения, с показом коробки передач, ручки управления и управляющих тросов коробки передач, при этом ручка управления находится в положении, соответствующем первой передаче переднего хода,
- Фигура 3 - схематический вид части орудия согласно одному варианту воплощения изобретения, представляющего коробку передач, ручку управления и управляющие тросы для коробки передач, при этом ручка управления находится в положении, соответствующем передаче заднего хода
- Фигура 4 - схематический вид части орудия согласно одному варианту воплощения изобретения, ручки управления и управляющих тросов для коробки передач, при этом ручка управления находится в положении, соответствующем второй передаче переднего хода,
- Фигура 5 - схематический перспективный вид разобранной коробки передач согласно одному варианту воплощения изобретения,
- Фигура 6 - схематический перспективный вид коробки передач согласно одному варианту воплощения изобретения, установленной на орудии согласно одному варианту воплощения изобретения,
- Фигура 7 - схематический вид в разрезе коробки передач согласно одному варианту воплощения изобретения, где подвижная шестерня находится в первом положении передачи переднего хода,
- Фигура 8 - схематический вид в разрезе коробки передач рисунка 7, где подвижная шестерня находится в положении передачи заднего хода,
- Фигура 9 - схематический вид в разрезе коробки передач фигур 7 и 8, где подвижная шестерня находится во втором положении передачи переднего хода,
- Фигура 10 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия согласно одному варианту воплощения изобретения, оборудованного культиваторной лапой,
- Фигура 11 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия рисунка 10, снабженного плугом;
- Фигура 12 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия фигуры 10, снабженного бороздником,
- Фигура 13 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия фигуры 10, снабженного отвалом,
- Фигура 14 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия фигуры 10, снабженного картофелеуборочным инструментом,
- Фигура 15 - перспективный вид моторизованного сельскохозяйственного орудия фигуры 10, снабженного прицепом.
6. Подробное описание одного варианта воплощения изобретения
Ради иллюстрации и ясности изложения масштабы и соотношения не являются строго соблюденными.
Конструкция и система управления коробки передач
В последующем подробном описании каждая цифровая позиция, если она не обозначено иначе, относится к определенной части коробки передач, когда входной и выходной валы коробки передач проходят параллельно земле и переключатель скоростей находится на верхней части коробки. Это расположение, в частности, отображено на фигуре 1.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения коробка передач включает корпус, который сформирован из двух полуобечаек (верхняя полуобечайка 1 и нижняя полуобечайка 2), в которых размещены входной вал 10, выходной вал 9, промежуточный вал 11, установленный в полукруглых корпусах, сделанных в стенках полуобечаек 1, 2, и вал передачи заднего хода 80. Согласно варианту воплощения, изображенному на чертеже, входной вал 10 и выходной вал 9 расположены коаксиально.
Кроме того, коробка передач имеет переключатель скоростей, взаимодействующий с подвижной шестерней 6, смонтированной с возможностью перемещения на входном валу 10. Эта подвижная шестерня 6 перемещается вдоль входного вала 10 с помощью переключателя скоростей. Это переключение приводит к изменению передаточного отношения между входным валом 10 и выходным валом 9. Частота вращения выходного вала 9, так же как его направление вращения зависит от положения подвижной шестерни 6 на входном валу 10.
Как показано ниже, коробка передач сконфигурирована так, что подвижная шестерня 6 может занимать три различных положения вдоль входного вала: первое положение передачи переднего хода, в котором установлено первое передаточное отношение между входным валом и выходным валом, причем валы вращаются в одном и том же направлении; второе положение передачи переднего хода, в котором установлено второе передаточное отношение между входным валом и выходным валом, причем валы, вращаются в одном и том же направлении; и передачу заднего хода, в котором установлено третье передаточное отношение между входным валом и выходным валом, когда валы вращаются в противоположных направлениях.
Кроме того, как показано ниже со ссылкой на фигуру 5 одного варианта воплощения изобретения, представлено расположение деталей в разобранном виде. Согласно этому варианту воплощения, коробка передач обеспечивает две передних передачи и одну передачу заднего хода, при этом передача заднего хода расположена между этими двумя передачами переднего хода.
Один конец входного вала 10 установлен в подшипнике 21, а на другом конце с помощью подшипника 23 установлена выходная шестерня 7 коробки передач. Выходная шестерня 7 коробки передач имеет полый вал, в который входит выходной вал 9. На выходном валу 9 предусмотрено кольцевое уплотнение 29. Выходная шестерня 7 коробки передач включает диаметральное отверстие, совпадающее с диаметральным отверстием, просверленным в выходном валу 9. В это отверстие входит шпилька 26 механического предохранителя. Эта шпилька 26 имеет предопределенный предел прочности на разрыв с тем, чтобы она могла быть срезана, если крутящий момент, передаваемый входным валом выходному валу, превышает предопределенную величину.
Коробка также имеет промежуточный вал 11, установленный в полукруглых корпусах, составленных из стенок полуобечаек, и смонтированный в подшипниках 22. Промежуточный вал 11 имеет две шестерни 3, 4, разделенные прокладкой 20 и соответственно обозначенные везде по тексту терминами “дистальная шестерня 3” и “проксимальная шестерня 4”.
Проксимальная шестерня 4 взаимодействует с подвижной шестерней 6 входного вала 10, а дистальная шестерня 3 взаимодействует с выходной шестерней 7 коробки передач, в которую входит выходной вал 9.
Коробка передачи также имеет вал передачи заднего хода 80. Этот вал 80 имеет ведущую шестерню 81, взаимодействующую с подвижной шестерней 6, когда эта шестерня 6 находится в положении передачи заднего хода, и ведомую шестерню 82, предназначенную для привода проксимальной шестерни 4 промежуточного вала 11. Согласно варианту воплощения, представленному на чертежах, ведущая шестерня 81 и ведомая шестерня 82 скреплены друг с другом. Согласно другому варианту воплощения, они могут быть разделены прокладкой. Входной вал 10, выходной вал 9, промежуточный вал 11 и вал передачи заднего хода 80 параллельны друг другу.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения, изменение передаточного отношения достигается с помощью рычага переключения 18, жестко прикрепленного к кронштейну 13, который непосредственно влияет на подвижную шестерню 6, чтобы переместить ее вдоль входного вала 10. Этот кронштейн 13 удерживается в нужном положении с помощью двух направляющих вилки 19, каждый из которых установлен по концам кронштейна. Верхний конец кронштейна проходит через верхнюю полуобечайку 1 корпуса с тем, чтобы кронштейном можно было манипулировать с помощью рычага переключения 18.
На фигуре 7, кронштейн 13 находится в положении, в котором он перемещает подвижную шестерню 6 в положение первой передней передачи, где он входит в контакт с проксимальной шестерней 14 промежуточного вала 11. Следовательно, вращательное движение входного вала 10 передается промежуточному валу 11 с помощью подвижной шестерни 6 и проксимальной шестерни 4, жестко связанной с промежуточным валом 11. Движение промежуточного вала 11 затем передается выходному валу 9 с помощью дистальной шестерни 3, прикрепленной к промежуточному валу 11, который приводит в действие выходную шестерню 7, связанную с выходным валом 9. Это положение соответствует первой передаче переднего хода орудия.
На фигуре 8, кронштейн 13 находится в положении, в котором он перемещает подвижную шестерню 6 в передачу заднего хода, в котором она входит в зацепление с ведущей шестерней 81 промежуточного вала 80. Вращательное движение входного вала 10 передается промежуточному валу 11 с помощью подвижной шестерни и ведущей шестерни 81 вала передачи заднего хода, который, в свою очередь, приводит в действие ведомую шестерню 82 промежуточного вала 80. Эта ведомая шестерня 82 вала передачи заднего хода 80, в свою очередь, передает вращающий момент проксимальной шестерне 4, которая прикреплена к промежуточному валу 11. В соответствии с другим вариантом воплощения, ведущая шестерня 81 и ведомая шестерня 82 выполнены в виде одной шестерни, имеющей два смежных зубчатых венца, при этом первый зубчатый венец взаимодействует с подвижной шестерней 6, а второй зубчатый венец взаимодействует с проксимальной шестерней 4. Вращательное движение промежуточного вала 11 затем передается выходному валу 9 с помощью дистальной шестерни 3, закрепленной на промежуточном валу 11, соединенному с выходной шестерней 7. Это положение соответствует передаче заднего хода орудия.
На фигуре 9 кронштейн 13 находится в положении, в котором подвижная шестерня 6 находится во втором положении передачи переднего хода, в котором она непосредственно связана с выходной шестерней 7. С этой целью, выходная шестерня 7 имеет внутреннее зацепление, предназначенное для взаимодействия с внешним зацеплением подвижной шестерни 6. Это положение соответствует второй передаче переднего хода орудия.
Как можно видеть на фигурах 7, 8 и 9, положение передачи заднего хода расположено между этими двумя положениями передачи переднего хода благодаря конфигурации описанной здесь коробки передач. Эта конфигурация, в частности, вытекает факта, что ведущая шестерня 81 промежуточного вала 80 расположена между ведущей шестерней промежуточного вала, то есть проксимальной шестерней 4, и ведущей шестерней выходного вала 9, то есть выходной шестерней коробки передач 7. Кроме того, проксимальная шестерня 7 промежуточного вала выполняет две функции. Во-первых, она участвует в формировании передаточного отношения первой передней передачи (прямое зацепление между подвижной шестерней 6 и проксимальной шестерней 4) и, во-вторых, она участвует в формировании передаточного отношения передачи заднего хода (последующее зацепление между подвижной шестерней 6, ведущей шестерней 81 вала передачи заднего хода, приводя в действие ведомую шестерню 82 вала передачи заднего хода зацеплением с проксимальной шестерней 4).
Коробка передач согласно изобретению является модульной конструкцией, в которой можно разместить фиксатор во входном валу 10, чтобы предотвратить перемещение подвижной шестерни 6 до второго положения передачи переднего хода и создать коробку передач, включающую только одну скорость передачи переднего хода и одну скорость передачи заднего хода. Этим фиксатором, например, может быть прокладка, которая блокирует перемещение подвижной шестерни 6 вдоль входного вала 10. Этот фиксатор также может быть установлен в элемент 36, чтобы предотвратить вращение переключателя в положение передачи, которое должно быть отключено.
Также можно отключить вал передачи заднего хода 80, чтобы создать коробку передач без передачи заднего хода.
Рычаг переключения 18 имеет первый элемент 36 для закрепления первого управляющего троса 38 и второй элемент 37 для закрепления второго управляющего троса 39.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения, крепежные элементы 36, 37 проложены по обе стороны оси вращения переключателя скоростей.
Согласно варианту воплощения, показанному на чертежах, крепежные элементы 36, 37 являются отверстиями, проходящими через рычаг переключения 18 в направлении, в основном, параллельном оси вращения переключателя. Следовательно, можно прикрепить управляющий трос 38, 39 к этим крепежным элементам 36, 37 так, что приложение усилия растяжения к первому управляющему тросу 38 приводит к повороту переключателя скоростей в первом направлении вращения. Это направление вращения, согласно представлению, показанному на фигурах 2, 3 и 4, является направлением против часовой стрелки. Приложение усилия растяжения ко второму управляющему тросу 39 приводит к повороту переключателя скоростей в противоположном направлении вращения, то есть в направлении по часовой стрелке, как показано на фигурах 2, 3 и 4.
Закрепление тросов в крепежных элементах 36, 37 может быть сделано следующим образом. Каждый трос проходит через соответствующее отверстие. Конец троса снабжается стопорным устройством, которое предотвращает проход конца троса в обратном направлении через указанное отверстие. Таким стопорным устройством, например, может быть небольшой металлический цилиндр, имеющий диаметральное сверление, через которое можно пропустить и/или жестко закрепить трос, например, с помощью пайки твердым припоем из меди и цинка. Когда к управляющему тросу приложено растягивающее усилие, стопор упирается в края отверстия, формирующего крепежный элемент, поворачивая, таким образом, переключатель скоростей по оси вращения.
В других вариантах воплощения крепежные элементы 36, 37 могут быть соединителями троса, фиксаторами или заклепками, или винтовым соединением, или припоем или любыми другими аналогичными средствами.
Тросы, которые должны быть закреплены в средствах крепежа рычага переключения 18, могут быть любого типа. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения, кабели 38, 39 являются тросами в оплетке из нержавеющей стали.
Согласно варианту воплощения, показанному на чертежах, коробка передач также имеет панель 14, установленную на верхней полуобечайке 1 коробки передач. Эта панель имеет боковую пластину 40, имеющую два отверстия 41, 42, формирующие средства направления управляющих тросов 38, 39. Согласно предпочтительному варианту воплощения, эта панель 14 дополнительно имеет отверстия к верхнему концу кронштейна 13 для жесткого крепления к рычагу переключения 18.
Коробка передач согласно изобретению предназначена для установки на механизированных сельскохозяйственных орудиях, таких как моторная почвофреза.
В дополнение к коробке передач согласно изобретению, такое орудие предпочтительно включает ручку управления 50 и два управляющих троса 38, 39, прикрепленных к крепежным элементам 36, 37 рычага переключения 18. Каждый из управляющих тросов, с одной стороны, соединен своим концом с крепежным элементом и, с другой стороны, с ручкой управления. Эта ручка управления 50 установлена на орудии.
На фигуре 2 ручка управления 50 находится в положении, соответствующему первому положению передачи переднего хода.
На фигуре 3, ручка управления 50 находится в положении, соответствующему положению передачи заднего хода.
На фигуре 4, ручка управления 50 находится в положении, соответствующему второму положению передачи переднего хода. Чтобы перейти из положения передачи переднего хода, как показано на фигуре 2, в положение передачи заднего хода как показано на фигуре 4, оператор должен повернуть ручку управления 50 в направлении по часовой стрелке. Это действие с ручкой прилагает растягивающее усилие к тросу 39 с тем, чтобы сила на рычаге переключения 18 была бы передана на крепежный элемент 37. Рычаг переключения 18 перемещает подвижную шестерню 6 вдоль входного вала 10 до тех пор, пока она не достигает положения передачи заднего хода подвижной шестерни 6.
Если оператор продолжит свое действие, он переместит подвижную шестерню во второе положение передачи переднего хода.
Для переключения из второго положения передачи переднего хода, как показано на фигуре 4, в положение передачи заднего хода, как показано на фигуре 3, оператор должен повернуть ручку управления 50 в направлении против часовой стрелки. Это действие на ручке управления прилагает растягивающее усилие к тросу 38 с тем, чтобы сила на рычаге переключения 18 была бы передана на крепежный элемент 36. Рычаг переключения обеспечивает перемещение подвижной шестерни 6 вдоль входного вала до положения передачи заднего хода через кронштейн выбора 13.
Каждое положение рычага переключения соответствует предопределенному передаточному числу. Каждая передача соответствует предопределенному угловому положению рычага переключения 18. Переключение из одной передачи в другую осуществляется движением ручки управления 50, которая перемещает рычаг переключения 18, который непосредственно осуществляет перемещение кронштейна 13 так, что подвижная шестерня 6 перемещается в положение, определяющее передаточное отношение между входным валом 10 и выходным валом 9.
Чтобы облегчить угловое позиционирование рычага переключения, коробка передач, в предпочтительном варианте воплощения, включает шаровое устройство, предназначенное для взаимодействия с рычагом 18, чтобы определить ряд предопределенных угловых положений рычага 18, при этом каждое положение связано с предопределенным передаточным отношением.
С этой целью, рычаг переключения 18, показанный на фигурах 2 и 3, включает множество вогнутых зон 52, 53, выполненных на периферийном краю рычага переключения 18 обращенного к боковой пластине 40 панели 14. Эти вогнутые зоны 52, 53 имеют форму и размеры, которые согласованы с шаром, установленным в шаровом плунжере 55. Эти вогнутые зоны 52, 53 формируют корпус для приема этого шара. Шаровой плунжер 55 установлен на боковой пластине 40 панели 14.
Каждое предопределенное угловое положение соответствует положению корпуса шара в вогнутой зоне. Это означает, что когда пользователь приводит в действие ручку управления 50, рычаг поворачивается, и вогнутые зоны последовательно взаимодействуют с шаровым плунжером 55.
Согласно одному варианту воплощения, шаровой плунжер 55 может включить пружину, расположенную в цилиндре. Эта пружина также несет шар.
Две полуобечайки 1, 2 скреплены друг с другом с помощью винтов 34. Кроме того, когда корпус закрыт, он может быть заполнен маслом для смазки всех элементов, размещенных в корпусе, особенно валов и шестерен. Для герметизации корпуса используется заглушка 25, чтобы удержать масло в корпусе и обеспечить выпуск масла, когда это необходимо.
Наконец отметим, что панель 14 установлена на верхней полуобечайке 1 с помощью винтов 35.
Коробка передач согласно изобретению предпочтительно установлена на орудии с помощью двух точек фиксации и одной точки опоры.
Пример установки показан на фигуре 6. Коробка передач согласно варианту воплощения фигуры 6 включает две вертикальных пластины 60, 61. Каждая пластина имеет высверленное отверстие для прохода винтов 62, 63, которые крепят коробку передач к орудию 70. В целях ясности на фигуре 6 показана только одна часть орудия 70.
Естественно, что в других вариантах воплощения могут быть использованы другие средства крепления.
Изобретение не ограничено только описанными вариантами воплощения. В частности, коробка передач согласно изобретению может иметь различную внутреннюю конфигурацию. Например, может иметь место вариант, в котором входной и выходной валы не расположены коаксиально, и коробка передач может иметь различное число скоростей. Точно так же, согласно еще одному варианту воплощения, шаровая система, обеспечивающая точное позиционированию кронштейна управления с помощью рукоятки управления, может быть внутренней по отношению к коробке передач. Например, нижний конец кронштейна может включать пружину, проходящую перпендикулярно к оси вращения рычага переключения и несущую кнопку шарового плунжера, взаимодействующую с элементом, установленным на корпусе. Согласно другому варианту воплощения, пластине имеет форму, приспособленную к взаимодействию с шаровой системой, которая установлена на корпусе. Могут использоваться другие подобные средства для размещения корпуса шарового механизма в коробке передач.
Использование передаточных отношений, обеспечиваемых коробкой передач
Предпочтительно, чтобы в сельскохозяйственных орудиях согласно изобретению, шестерни коробки передач, показанной на фигурах 1-9, так же как трансмиссии между двигателем и коробкой передач и между коробкой передач и инструментами переноса рабочего вала, имели бы такой размер, что в первом из положений передачи переднего хода рабочий вал, несущий инструменты, выполнял бы один оборот на 53,8 оборотов двигателя и во втором из положений передачи переднего хода рабочий вал, несущий инструменты, выполнял бы один оборот на 21,8 оборотов двигателя.
Более конкретно, моторизованное сельскохозяйственное орудие, оборудованное коробкой передач, показанной на фигурах 1-9, имело бы передачу от двигателя к коробке передач ремнем, натянутым между ведущим шкивом диаметром 55 мм, установленным на выходном валу двигателя и приемным шкивом диаметром 260 мм на входном валу 10 коробки передач.
В коробке передач подвижная шестерня 6 имеет 26 зубьев, шестерня 4 имеет 33 зуба, шестерня 3 имеет 16 зубьев, выходная шестерни 7 имеет 31 зуб, шестерня 81 имеет 27 зубьев и шестерня 82 имеет 19 зубьев. В конечном счете, на выходе коробки передач выходной вал 9 имеет 8-зубчатую шестерню в приводной цепи, которая непосредственно вращает 37-зубчатую шестерню, соединенную с рабочим валом, несущим инструменты.
Естественно, эти значения являются только одним примером воплощения изобретения. Следует отметить, что величины, близкие к этим величинам передаточного отношения, например, передаточное отношение 50 (+/-5)/1 между двигателем и рабочим валом и, в другом положении, передаточное отношение 20 (+/-5)/1 между двигателем и рабочим валом, дают те же самые экономически-выгодные результаты.
Таким образом, при использовании двигателя в относительно малогабаритных сельскохозяйственных орудиях, предлагается диапазон скоростей от 1450 до 3600 об/мин (скорость вращения вала может изменяться между 1450 и 3600 об/мин), при этом первое положение передачи переднего хода дает диапазон скоростей рабочего вала - носителя инструмента 27-67 об/мин (частота вращения рабочего вала, несущего инструменты от 27 до 67 об/мин), и вторая скорость передачи переднего хода дает диапазон скоростей рабочего вала носителя инструмента от 67 до 165 об/мин (частота вращения рабочего вала, несущего инструменты от 67 до 165 об/мин).
Таким образом, сельскохозяйственные орудия, оборудованные этой коробкой передач, могут работать при частотах вращения инструментов 27-165 об/мин без изменения этого диапазона скоростей вращения инструмента. Этот возможный диапазон скоростей использования очень широк, и самая низкая практически используемая скорость более чем в шесть раз превышает максимальную используемую скорость.
Кроме того, в первом положении передачи переднего хода, рабочий вал носителя инструмента может создавать крутящий момент 450-520 Нм, тогда как во втором положении передачи переднего хода этот вал может создавать крутящий момент 185-210 Нм.
Эта непрерывность режима и широкий диапазон рабочих скоростей, которые могут использоваться с относительно высоким значением крутящего момента для всех этих скоростей, позволяет использовать инструменты сельскохозяйственных орудий в функциях, отличающихся от таковых из известной области техники. Таким образом, сельскохозяйственные орудия 100 оборудованные, как показано на фигуре 10, культиваторной лапой 101, обычно используемой со скоростью 130-160 об/мин для рытья канав, могут использоваться, с новыми возможностями со скоростью 60 об/мин или разрыхлять землю со скоростью 165 об/мин.
Кроме того, этот большой и непрерывный диапазон рабочих скоростей также позволяет использовать сельскохозяйственные орудия 100 с другими инструментами, такими как плуг 102, как показано на фигуре 11, бороздник 103, как показано на фигуре 12, отвал типа отвала бульдозера 104, как показано на фигуре 13, инструмент картофелекопалки 105, как показано на фигуре 14, скарификатор или даже соединительный элемент, допускающий буксирование прицепа 106, как показано на фигуре 15. Непрерывный диапазон скоростей вращения, предлагаемый коробкой передач, позволяет использовать каждый из этих инструментов в оптимальном режиме работы.
Следовательно, коробка передач согласно изобретению обеспечивает увеличенные мощности при использовании моторизованного сельскохозяйственного орудия при более низкой стоимости, чем устройства известного уровня техники в сельском хозяйстве по простоте использования, эффективности и, особенно, компактности (вес - 55 кг).
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения, часть корпуса, закрывающего элементы передачи между двигателем и коробкой передач и закрывающего приемный шкив, ремень, рычаг сцепления и его ролик, может быть изготовлена из полупрозрачной плиты, допускающей визуальный контроль состояния этих элементов.
Как можно видеть на чертежах, сельскохозяйственные орудия могут быть оборудованы многофункциональным транспортным колесом 107, которое выдвигается, чтобы обеспечить добавлению передней балансировочной массы 108, вместо колеса, когда используется принадлежность типа плуга.
Следует отметить, что описанные выше сельскохозяйственные орудия могут иметь систему управления пневматической муфтой сцепления, как описано в патентной заявке EP 0870949 и/или систему трансмиссии, как описано в патентной заявке EP 0543731.
Использование механизированных сельскохозяйственных орудий с широким диапазоном бесступенчатого регулирования рабочих скоростей, как описано в настоящей заявке, имеет значительные преимущества и может быть осуществлено с типом коробки передач, отличающейся от коробки, показанной на фигурах 1-9. Например, оно может быть осуществлено с коробками передач, имеющими больше двух передаточных отношений передней передачи, даже в простой коробке передач, показанной на фигурах 1-9. Кроме того, предлагаемые коробки передач, конечно, могут быть рейтинговыми.