КЛИНОРЕМЁННАЯ ВАРИАТОРНАЯ ПЕРЕДАЧА
V-BELT CVT TRANSMISSION

Заявляемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в конструкциях элементов механических передач, в частности, в составе привода молотильного барабана в качестве клиноременной вариаторной передачи.
Известна клиноременная вариаторная передача комбайна РСМ-142 «Acros» [1. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-142 «Acros». - Руководство по эксплуатации. - Ростов-на-Дону: ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», 2016; 2. Патент RU 61004 U1, приоритет 10.02.2007], которая состоит из ведомого и ведущего шкивов. Ведомый шкив клиноременного вариатора состоит из взаимно подпружиненных неподвижного и подвижного дисков с коаксиальными ступицами, при этом подвижный диск содержит кулачки, пружина установлена в полость стаканообразующей кулачковой муфты, закрепленной на ступице неподвижного диска между гайкой и ступицей подвижного диска с возможностью взаимодействия с кулачками, при этом ступица подвижного диска снабжена втулкой из антифрикционного материала сухого трения. Ведущий шкив клиноременного вариатора, содержит неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, между которыми установлена направляющая в виде шпонки, что обеспечивает синхронное вращение дисков, при этом перемещение дисков регулируется принудительно (посредством гидроцилиндра).
Недостатками аналога являются: низкая надежность работы вариатора, обусловленная тем, что при работе подвижный диск проворачивается относительно неподвижного, что приводит к кратковременной пробуксовке ремня и снижает его ресурс или приводит к выходу его из строя; неточность изготовления элементов, входящих в ведомый вариатор, вследствие чего контакт кулачков с кулачковой муфтой обеспечивается посредством одного из трех ее зубьев, что создает значительный изгибающий момент, негативно воздействующий на вал молотильного барабана; отсутствие защиты от пыли поверхностей скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков, что снижает ресурс элементов вариатора и приводит к необходимости частого его обслуживания; необходимость частой и трудоемкой операции замены направляющей шпонки вследствие ее быстрого изнашивания (уменьшения ее ресурса) от воздействия на нее высоких нагрузок за счет малого плеча расположения.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является клиноременная вариаторная передача комбайна РСМ-161 [Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-161. - Руководство по эксплуатации. - Ростов-на-Дону: ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», 2017], состоящая из ведомого и ведущего шкивов, каждый из которых содержит неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, при этом в ведомом шкиве между коаксиальными ступицами установлена направляющая в виде шпонки, что обеспечивает синхронное вращение дисков. Подвижный диск подпружинен относительно неподвижного и снабжен тремя кулачками. Элементы неподвижного и подвижного дисков со ступицами, пружиной, шпонкой и накладками образуют блок дисков, которые имеют возможность вращаться на валу контрпривода молотильного барабана за счет подшипников скольжения, установленных во внутреннюю часть ступицы неподвижного диска. Перемещение блока дисков вдоль вала контрпривода ограничено кулачковой муфтой, зафиксированной на валу контрпривода с установленным на нем приводным шкивом молотильного барабана, при этом крутящий момент передается от ведущего вариатора на диски ведомого посредством ремня, и подвижный диск за счет кулачков воздействует на зубья кулачковой муфты, тем самым приводится во вращение вал контрпривода с приводным шкивом молотильного барабана.
В ведущем шкиве между коаксиальными ступицами установлены три направляющих оси, которые обеспечивают синхронное вращение дисков, и выполняется принудительная регулировка (посредством гидроцилиндра) положения подвижного диска.
Недостатками прототипа являются:
- необходимость частой и трудоемкой операции замены направляющей шпонки вследствие ее быстрого изнашивания (уменьшения ее ресурса работы) от воздействия на нее высоких нагрузок за счет малого плеча расположения;
- неточность изготовления элементов, входящих в ведомый вариатор, вследствие чего контакт кулачков с кулачковой муфтой обеспечивается посредством одного из трех ее зубьев, что создает значительный изгибающий момент, воздействующий на вал контрпривода молотильного барабана, а также повышенное давление на кулачок;
- отсутствие защиты от пыли поверхностей скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков, что снижает ресурс элементов вариатора и приводит к необходимости частого его обслуживания;
- передача крутящего момента через кулачковую муфту и вал контрпривода на приводной шкив молотильного барабана снижает надежность конструкции.
Задача изобретения - увеличение передаваемого крутящего момента без увеличения габаритов конструкции, снижение критически опасных нагрузок на элементы конструкции ведомого вариатора, увеличение его ресурса и повышение надежности в процессе эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в клиноременную вариаторную передачу, состоящую из ремня, ведомого и ведущего шкивов, каждый из которых содержит синхронно вращающиеся неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, где подвижные диски со своими ступицами имеют возможность перемещения относительно неподвижных дисков со своими ступицами вдоль оси вращения, при этом в ведомом шкиве подвижный диск подпружинен относительно неподвижного и снабжен тремя кулачками, неподвижный и подвижный диски со ступицами, пружиной, тремя кулачками и двумя подшипниками скольжения, установленными во внутреннюю часть ступицы неподвижного диска, образуют блок дисков, при этом в ведущем шкиве посредством гидроцилиндра регулируют положение подвижного диска относительно неподвижного, ступица которого и гидроцилиндр зафиксированы на ведущем валу, введены шлицевые направляющие и втулки скольжения, установленные между ступицами подвижных и неподвижных дисков из состава ведущего и ведомого шкивов, при этом в ведомом шкиве блок дисков имеет возможность вращаться на ступице с установленными на ней кожухом и приводным шкивом молотильного барабана, в составе которого имеется кулачковая муфта, а ступица установлена на валу контрпривода, при этом кожух со ступицей подвижного диска образует закрытую полость в смазке. Подвижный диск посредством кулачков контактирует с кулачковой муфтой из состава приводного шкива молотильного барабана, тем самым приводит его во вращательное движение. Регулировочные пластины установлены под кулачки, чем обеспечивается одинаковый зазор между кулачковой муфтой и кулачками, при этом нагрузка на кулачковую муфту распределяется равномерно, что исключает воздействие критически опасных изгибающих моментов на элементы конструкции. В ведущем шкиве гидроцилиндр толкает ступицу подвижного диска, тем самым регулирует положение ремня.
Применение шлицевых направляющих, установленных между ступицами подвижных и неподвижных дисков в ведущем и ведомом шкивах, позволяет увеличить передаваемый крутящий момент без увеличения габаритов.
Применение кожуха в составе ведомого шкива, обеспечение одинакового зазора между зубьями кулачковой муфты и кулачками подвижного диска ведомого шкива с помощью регулировочных пластин, передача крутящего момента за счет прямой передачи от кулачков подвижного диска ведомого шкива на зубья кулачковой муфты из состава приводного шкива молотильного барабана позволяют снизить критически опасные нагрузки на элементы ведомого вариатора и защитить от попадания пыли на поверхности скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность конструкции.
Изобретение иллюстрируется чертежами:
фиг. 1 - клиноременная вариаторная передача в сборе, вид слева;
фиг. 2 - ведущий вариатор, сечение А-А с фиг. 1;
фиг. 3 - ведомый вариатор, сечение Б-Б с фиг. 1;
фиг. 4 - ведомый вариатор, сечение В-В с фиг. 3;
фиг. 5 - ведомый вариатор, вид Г с фиг. 4;
Заявляемое устройство включает в себя следующие конструктивные элементы (фиг. 1 - 5): 1 - ведущий вариатор; 2 - ремень; 3 - ведомый вариатор; 4 - подвижный диск со ступицей 5; 6 - неподвижный диск со ступицей 7; 8, 9 - направляющие шлицы; 10, 11 - втулки скольжения; 12 - вал ведущий; 13 - гидроцилиндр; 14 - подвижный диск со ступицей 15; 16 - неподвижный диск со ступицей 17; 18, 19 - направляющие шлицы; 20, 21 - втулки скольжения; 22 - вал контрпривода; 23 - пружина; 24 - подшипники скольжения; 25 - кулачок; 26 - ступица приводного шкив 27 с кулачковой муфтой 28; 29 - кожух; 30 - крышка; 31 - стопорное кольцо; 32 - блок дисков; 33 - упор; 34 - болт; 35, 36 - кольца; 37 - буртик вала 22 контрпривода; 38 - закрытая полость в смазке; 39 - регулировочные пластины; 40 - болт; 41 - шайба; 42 - штифт; 43 - зазор между кулачковой муфтой 28 и кулачками 25.
Ведущий вариатор 1 и гидроцилиндр 13 установлены на ведущем валу 12, при этом ведущий вариатор 1 связан ремнем 2 с ведомым вариатором 3. Ведущий вариатор 1 содержит подвижный 4 и неподвижный 6 диски со ступицами 5 и 7, между которыми имеются направляющие шлицы 8 и 9, ограничивающие поворот подвижного диска 4 относительно неподвижного 6, при этом ступица 5 подвижного диска 4 установлена с возможностью перемещаться вдоль ступицы 7 неподвижного диска 6 за счет втулок скольжения 10, 11, установленных в подвижной ступице 5.
Ведомый вариатор 3 содержит подвижный 14 и неподвижный 16 диски со ступицами 15 и 17, между которыми имеются направляющие шлицы 18 и 19, ограничивающие поворот подвижного диска 14 относительно неподвижного 16, при этом ступица 15 подвижного диска 14 установлена с возможностью перемещаться вдоль ступицы 17 неподвижного диска 16 за счет втулок скольжения 20 и 21, установленных в подвижной ступице 15. Между подвижным диском 14 и крышкой 30 установлена пружина 18, при этом крышка 30 зафиксирована стопорным кольцом 31 на ступице 15. Таким образом, подвижный диск 14 подпружинен относительно неподвижного диска 16, и в сборе они образуют блок дисков 32, который устанавливается на ступицу 26 приводного шкива 27 с помощью подшипников скольжения 24, установленных в ступицу 17. Ступица 26 зафиксирована на валу 22 контрпривода с помощью упора 33 и болта 34, при этом блок дисков 32 ограничен по перемещению вдоль оси ступицы 26 с одной стороны упором 33 и кольцом 35, с другой стороны - кольцом 36, которое упирается в буртик 37 ступицы 26. Блок дисков 32 имеет возможность поворота вокруг оси ступицы 26, при этом заданный угол поворота обеспечивается кулачковой муфтой 28 из состава приводного шкива 27, которая контактирует с кулачками 25, установленными на подвижном диске 14 с помощью штифтов 42, болтов 40 и шайб 41. При этом зазор 43 между кулачковой муфтой 28 и кулачками 25 обеспечивается установкой необходимого количества регулировочных пластин 39 под кулачки 25. Кожух 29 зафиксирован на ступице 26 приводным шкивом 27, при этом кожух 29 контактирует со ступицей 15 подвижного диска 14.
Устройство работает следующим образом. Посредством ремня 2 (см. фиг. 1) от ведущего вариатора 1 на ведомый вариатор 3 передается крутящий момент. Ведомый вариатор 3, в свою очередь, передает крутящий момент на приводной шкив 27. При увеличении крутящего момента на приводном шкиве 27 в процессе работы кулачковая муфта 28 приходит во взаимодействие с кулачками 25 (см. фиг. 3 - 5), что создает осевое усилие на подвижный диск 14 и приводит в движение блок дисков 32 (см. фиг. 3). При этом блок дисков 32 ограничивается в осевом перемещении упором 33, кольцами 35, 36 и буртиком 37 ступицы 26, но поворачивается относительно оси ступицы 26 на угол, пропорциональный перемещению кулачковой муфты 28 по кулачкам 25. Поворот блока дисков 32 обеспечивается с помощью подшипников скольжения 24.
Отсутствие проскальзывания ремня 2 обеспечивают за счет его осевого зажатия между подвижными 4, 14 и неподвижными 6, 16 дисками, на ведущем шкиве 1 - за счет гидроцилиндра 13, на ведомом шкиве 3 - за счет пружины 23, кулачковой муфты 28 и кулачков 25, а также за счет отсутствия их поворота друг относительно друга посредством направляющих шлицев 8, 9, 18, 19 в ступицах 5, 7, 15, 17, образующих подвижные соединения за счет втулок скольжения 10, 11, 20, 21 вдоль осей валов: ведущего 12 и контрпривода 22 (см. фиг. 1 - 5).
Для обеспечения одинакового зазора 43 (см. фиг. 4, 5) между кулачковой муфтой 28 и кулачками 25 выполняют фиксацию вала 22 контрпривода с приводным шкивом 27, исключающую его поворот. При повороте блока дисков 32 вокруг оси вала 22 контрпривода имеет место один из трех контактов кулачков 25 с кулачковой муфты 28. При этом в месте, где второй контакт между кулачком 25 и кулачковой муфтой 28 нарушен, производят замер зазора 43, и по его величине определяют количество необходимых регулировочных пластин 33, которые в дальнейшем подкладывают под кулачок 25 (см. фиг. 4, 5).
В процессе работы кожух 29 контактирует со ступицей 15 подвижного диска 14, образуя закрытую полость 38 в смазке, тем самым защищая поверхности скольжения между ступицами 15 и 17.
Технический результат заключается в том, что применение шлицевых направляющих между ступицами подвижных и неподвижных дисков в ведущем и ведомом шкивах, кожуха в составе ведомого шкива, обеспечение одинакового зазора между кулачковой муфтой и кулачками подвижного диска ведомого шкива с помощью регулировочных пластин, передача крутящего момента за счет прямой передачи от кулачков подвижного диска ведомого шкива на зубья кулачковой муфты из состава приводного шкива молотильного барабана позволяют увеличить передаваемый крутящий момент, снизить критически опасные нагрузки на элементы ведомого вариатора и защитить от попадания пыли на поверхности скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность конструкции.