СОГЛАСУЮЩИЙ РЕДУКТОР ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Согласующий редуктор гидромеханической трансмиссии транспортной машины
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях гидромеханических трансмиссий транспортных машин с двигателями внутреннего сгорания.
Известна конструкция согласующего редуктора гидромеханической трансмиссии транспортной машины, выполненная в виде трехвальной ускоряющей передачи с цилиндрическими косозубыми шестернями. В картере согласующего редуктора на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы. Картер согласующего редуктора крепится болтами к кожуху маховика двигателя.
Ведущий вал в этой конструкции согласующего редуктора выполнен за одно целое с шестерней с центральным цилиндрическим отверстием вдоль оси симметрии вала-шестерни. В этом отверстии располагается торсионный вал. Одним концом торсионный вал через зубчатую муфту соединен с маховиком двигателя. Другой конец через шлицы, фланец соединен с ведущим валом-шестерней. Зубчатый венец ведущего вала-шестерни через шестерню промежуточного вала соединен с зубчатым венцом шестерни ведомого вала. Ведомый вал через карданную передачу приводит во вращение насосное колесо гидротрансфоматора гидромеханической трансмиссии транспортной машины (Специальный колесный тягач КЗКТ - 7428 и его модификации: Руководство по эксплуатации. Стр.137, 138 рис.51, 51а).
Основными недостатками такой конструкции согласующего редуктора является недостаточная податливость торсионного вала. Это не позволяет вывести резонансные режимы за пределы рабочего диапазона оборотов вала двигателя, а лишь снижает значение резонансных амплитуд колебаний момента.
Снижение динамической нагруженности элементов согласующего редуктора может быть достигнуто увеличением длины торсионного вала или снижением диаметра при обеспечении его прочности (например, заневоливанием). Первое не может быть реализовано по условиям компоновки, второе - ограничивается характером изменения динамического момента - при резонансе он является знакопеременным. А конструкция заневоленного торсиона обеспечивает повышение долговечности при действии нагрузки одного знака.
Известна также конструкция согласующего редуктора (прототип, патент на ПМ №94915 от 10.06.2010), которая наиболее близка по технической сути и достигаемому результату. В этой конструкции для повышения податливости упругих элементов согласующего редуктора, содержащего картер, на подшипниковых опорах которого установлены ведущий вал-шестерня, промежуточный и ведомый валы с шестернями, образующими повышающую передачу, расположенный в осевом отверстии ведущего вала торсионный вал, один конец которого соединен через составной фланец с ведущим валом-шестерней, согласующий редуктор дополнительно содержит составную ступицу, опирающуюся на подшипник, упругое кольцо с внутренними и наружными шлицами, диск и опору, причем кольцо соединено с составной ступицей и диском, жестко соединенным с опорой, а другой конец торсионного вала соединен с составной ступицей.
Основным недостатком такой конструкции согласующего редуктора является то, что торсионный вал выступает за пределы осевого габарита картера, снижает компоновочные свойства согласующего редуктора, деформация торсионного вала приводит к отклонению точности зубчатых зацеплений шестерен ведущих и промежуточных валов, увеличивает нагрузку на подшипники опор, что ограничивает долговечность конструкции. При этом торсионный вал, входящий в конструкцию, не влияет на параметры упруго-диссипативной характеристики гасителя и на частотные характеристики дотрансформаторной зоны. Это связано с тем, что угловая податливость торсиона в 6…7 раз меньше, чем угловая податливость эластичного кольца.
Другой недостаток известной конструкции состоит в том, что затруднен пуск двигателя транспортной машины, особенно при отрицательных температурах окружающего воздуха. Это связано с тем, что при пуске стартер вращает коленчатый вал двигателя, валы согласующего редуктора, насосное колесо гидротрансформатора, соединенные с ним механические приводы инерционных вентиляторов, масляных насосов и другое. При отрицательной температуре момент сопротивления вращению перечисленных механизмов возрастает из-за существенного роста вязкости масла в гидромеханической трансмиссии. Это требует повышения мощности стартера. Трансмиссию также необходимо отключать от двигателя при выполнении сервисных работ, что не позволяет сделать конструкция прототипа.
Для повышения долговечности и облегчения пуска двигателя предлагается конструкция согласующего редуктора гидромеханической трансмиссии транспортной машины, содержащая картер, на подшипниковых опорах которого установлены ведущий вал-шестерня, промежуточный и ведомый валы с шестернями, образующими повышающую передачу. Кроме того редуктор содержит составную ступицу, опирающуюся на подшипник, упругое кольцо с внутренними и наружными шлицами, диск и опору. При этом кольцо соединено с составной ступицей и диском, жестко соединенным с опорой. Для расширения функциональных возможностей редуктора, упрощения конструкции, снижения металлоемкости и повышения надежности в нее дополнительно введен механизм отключения трансмиссии, выполненный в виде двухпозиционной зубчатой муфты. Эта муфта состоит из ведомой полумуфты, соединенной внутренними шлицами с левым концом удлиненного ведущего вала-шестерни, а наружными шлицами - со втулкой соединяющей полумуфту с составной ступицей. Для этого на наружной поверхности составной ступицы выполнены шлицы. Втулка зубчатой муфты стопорится в двух позициях шариковыми фиксаторами. Крайнее левое положение соответствует отключенному состоянию трансмиссии, а правое включенному.
На фиг.1 приведена предлагаемая конструкция согласующего редуктора гидромеханической трансмиссии транспортной машины (разрез по осям валов).
Предлагаемая конструкция согласующего редуктора (фиг.1) выполнена в виде трехвальной ускоряющей передачи с цилиндрическими косозубыми шестернями. В картере 1 на подшипниковых опорах установлены ведущий вал-шестерня 2, промежуточный 3 и ведомый 4 валы. Картер 1 крепится болтами к кожуху 5 маховика 6 двигателя. Опора 9 соединена с маховиком 6 двигателя. К опоре 9 присоединяется диск 10 с внутренними шлицами. Упругий элемент, выполненный в виде кольца 11 (например, силиконового) с помощью шлицев на наружной поверхности соединяется с диском 10, а шлицев на внутренней поверхности - с составной ступицей 12, опирающейся на подшипники 15, установленные в опоре 9. Механизм отключения трансмиссии, выполненный в виде двухпозиционной зубчатой муфты, расположенной в полости, образованной передней частью картера. Зубчатая муфта состоит из ведомой полумуфты 8, соединенной внутренними шлицами с левым концом удлиненного ведущего вала-шестерни 2. Полумуфта 8 соединена шлицами со втулкой 7. Таким образом, втулка 7 обеспечивает соединение ведомой полумуфты 8 с составной ступицей 12 на наружной поверхности которой выполнены шлицы. При этом втулка 7 стопорится в двух позициях шариковыми фиксаторами 16.
Ведомый вал 4 через карданную передачу приводит во вращение насосное колесо гидротрансфоматора гидромеханической трансмиссии транспортной машины (на фиг.1 не показано).
Работает предлагаемая конструкция согласующего редуктора следующим образом. При равномерном вращении вала двигателя маховик 6, опора 9, диск 10, упругое кольцо 11, составная ступица 12 благодаря связи, образованной втулкой 7 во включенном состоянии, ведущий вал-шестерня 2 вращаются как единое целое. Так как зубчатый венец ведущего вала 2 через шестерню 13 промежуточного вала 3 соединен с шестерней 14 ведомого вала 4, то последний вращается с учетом передаточного отношения передачи с угловой скоростью, превышающей скорость ведущего вала.
При неравномерном вращении вала двигателя маховик 6, опора 9 и диск 10 могут колебаться относительно составной ступицы 12, соответственно, и ведущего вала-шестерни 2 в пределах угловой податливости упругого кольца 11.
Предлагаемая конструкция согласующего редуктора, как и прототип, позволяет вывести резонанс за пределы рабочего диапазона оборотов двигателя, сократить динамический момент в 5..6 раз, тем самым обеспечить повышение долговечности элементов согласующего редуктора.
Для обеспечения пуска холодного двигателя при низкой температуре окружающего воздуха необходимо трансмиссию отключить от двигателя, переместив шлицевую втулку 7 вправо. Это выполняется с помощью механического или гидравлического привода (на фиг.1 не показано), взаимодействующего через вилку со шлицевой втулкой. При выключении муфты шлицевая втулка фиксируется шариковым фиксатором 16 в крайнем правом положении.
Эффективность конструкции заключается в следующем. Исключение торсионного вала улучшает компоновочные характеристики (так как отсутствует выступ в осевом направлении редуктора), упрощает конструкцию и снижает металлоемкость. Кроме того повышается точность работы зубчатых передач в шестернях ведущих и промежуточных валов, уменьшая нагрузки на подшипниковые опоры валов, что способствует повышению долговечности конструкции. При этом частотные характеристики и другие функциональные свойства гасителя крутильных колебаний не изменяются.
Введение механизма отключения гидромеханической трансмиссий от двигателя позволяет обеспечить его надежный запуск при отрицательной температуре воздуха, при меньшей мощности стартера и аккумуляторной батареи. Кроме того, представляется возможным выполнить сервисное обслуживание двигателя, требующее отключение трансмиссии.