КЛИНОРЕМЁННЫЙ ВАРИАТОР

Заявляемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использована в конструкциях элементов механических передач, в частности, в составе привода молотильного барабана в качестве ведомого вариатора.
Известен ведомый вариатор комбайна РСМ-161, который применяется совместно с принудительно регулируемым (посредством гидроцилиндра) ведущим вариатором [Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-161. - Руководство по эксплуатации. - Ростов-на-Дону: ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», 2017]. Ведомый вариатор содержит неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, между которыми 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, который имеет 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, 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 молотильного барабана.
Известный вариатор имеет следующие недостатки
высокая требуемая точность изготовления, что увеличивает себестоимость вариатора;
необходимость частой смазки дорогостоящим средством;
необходимость частой и трудоемкой операции замены направляющей шпонки вследствие быстрого ее изнашивания (уменьшения ее ресурса) от воздействия на нее высоких нагрузок за счет малого плеча расположения;
в первые часы работы ведомого вариатора из-за неточности изготовления входящих в него элементов контакт кулачков с кулачковой муфтой происходит по одному из трех ее зубьев, что создает значительный изгибающий момент, воздействующий на вал контрпривода молотильного барабана, а также повышенное давление на кулачок.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шкив клиноременного вариатора [Патент RU 61004 U1, приоритет 10.02.2007], состоящий из взаимно подпружиненных неподвижного и подвижного дисков с коаксиальными ступицами, при этом подвижный диск содержит кулачки, пружина установлена в полость стаканообразующей кулачковой муфты, установленной 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.
Недостатками прототипа являются: низкая надежность работы вариатора, так как при работе подвижный диск проворачивается относительно неподвижного, что приводит к кратковременной пробуксовке ремня и снижает его ресурс или приводит к выходу его из строя; в первые часы работы ведомого вариатора из-за неточности изготовления входящих в него элементов контакт кулачков с кулачковой муфтой происходит посредством одного из трех ее зубьев, что создает значительный изгибающий момент, негативно воздействующий на вал молотильного барабана.
Задача полезной модели - снижение критически опасных нагрузок на элементы конструкции ведомого вариатора, увеличение его ресурса и повышение надежности в процессе эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в ведомый вариатор, установленный на валу молотильного барабана и связанный с ведущим вариатором посредством клиновидного ремня, включающий в себя взаимно подпружиненные за счет пружины неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, при этом подвижный диск снабжен кулачками, в состав неподвижного диска введены закрепленные на неподвижном диске два кулачка, выполненные в виде сменных накладок, расположенные под углом 180 градусов друг к другу относительно оси вращения ведомого вариатора, втулки из полимерных материалов и направляющая ось, при этом кулачки зафиксированы с помощью штифтов и винтов, направляющая ось закреплена болтами и образует с втулкой подвижное соединение, обеспечивающее синхронное вращение подвижного и неподвижного дисков. Элементы неподвижного и подвижного дисков, пружина, сжатая крышкой, которая зафиксирована стопорным кольцом на ступице неподвижного диска, образуют блок дисков, который имеет возможность вращаться на валу молотильного барабана за счет подшипников скольжения, установленных во внутреннюю часть ступицы неподвижного диска. Перемещение блока дисков вдоль вала ограничено двумя упорами из полимерных материалов, шайбой, установленной в упор буртика вала, и кулачковой муфтой, зафиксированной на валу и имеющей два зуба, расположенных под углом 180 градусов друг к друга относительно оси вращения вала молотильного барабана, при этом подвижный диск посредством кулачков контактирует с зубьями кулачковой муфты, тем самым приводит во вращение вал молотильного барабана. Регулировочные пластины выполнены в виде П-образного профиля и установлены под кулачки, чем обеспечивается одинаковый зазор между двумя зубьями кулачковой муфты и кулачками, при этом нагрузка на два зуба кулачковой муфты распределяется равномерно, что исключает воздействие критически опасных изгибающих моментов на вал молотильного барабана.
Применение ведомого вариатора с синхронным вращением подвижного и неподвижного дисков позволяет устранить пробуксовку и возможность переворота ремня. Размещение направляющей оси на большом плече и обеспечение одинакового зазора между двумя зубьями кулачковой муфты и кулачками позволяет снизить критически опасные нагрузки на элементы ведомого вариатора в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность конструкции.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами:
фиг. 1 - вариаторная передача в сборе, вид слева;
фиг. 2 - ведомый 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 - П-образная регулировочная пластина;
фиг. 6 - ведомый вариатор в аксонометрии (компьютерная графика).
Заявляемое устройство включает в себя следующие конструктивные элементы (фиг. 1-4): 1 - ведущий вариатор; 2 - клиновой ремень; 3 - вал молотильного барабана; 4 - ведомый вариатор; 5 - направляющая ось; 6 - кулачковая муфта; 7 - подвижный диск со ступицей 8; 9 - неподвижный диск со ступицей 10; 11 - болты; 12 - крышка; 13 - стопорное кольцо; 14 - пружина; 15 - подшипник скольжения; 16 - блок дисков; 17 - шайба; 18 - буртик вала молотильного барабана 3; 19, 20 - упоры; 21 - шайба; 22 - гайка; 23 - втулка; 24 - кулачок; 25 - штифты; 26 - винт; 27 - регулировочная пластина; 28 - зазор между зубом 29 кулачковой муфты 6 и кулачком 24.
Заявляемый ведомый вариатор 4 установлен на валу молотильного барабана 3 и связан клиновидным ремнем 2 с ведущим вариатором 1. Заявляемый ведомый вариатор 4 содержит подвижный 7 и неподвижный 9 диски со ступицами 8 и 10, при этом ступица 8 с подвижным диском 7 может перемещаться вдоль ступицы 10 неподвижного диска 9. На подвижном диске 7 в отверстии, в которое входит направляющая ось 5, зафиксирована втулка 23, при этом направляющая ось 5 зафиксирована на неподвижном диске с помощью болтов 11. Направляющая ось 5 и втулка 23 образуют подвижное соединение вдоль оси вала молотильного барабана 3 и относительно нее ограничивают поворот подвижного диска 7 относительно неподвижного 9. Между подвижным диском 7 и крышкой 12 установлена пружина, при этом крышка зафиксирована стопорным кольцом 13 на ступице 10. Таким образом, подвижный диск 7 подпружинен относительно неподвижного диска 9, и в сборе они образуют блок дисков 16, который устанавливается на вал молотильного барабана 3 с помощью подшипников скольжения 15, установленных в ступицу 10. Блок дисков 16 ограничен по перемещению вдоль оси вала молотильного барабана 3 с одной стороны упором 19 и кольцом 17, которое упирается в буртик 18 вала молотильного барабана 3, с другой стороны - упором 20 и кулачковой муфтой 6, зафиксированной на валу молотильного барабана 3 с помощью шайбы 21 и гайки 22. При этом угол поворота блока дисков 16 вокруг оси вала молотильного барабана 3 обеспечивается двумя зубьями 29 кулачковой муфты 6, которые контактируют с двумя кулачками 24, установленными на подвижном диске 7 с помощью штифтов 25 и винтов 26. При этом зазор 28 между зубьями 29 и кулачками 24 обеспечивается установкой необходимого количества регулировочных пластин 27 под кулачки 24.
Устройство работает следующим образом. Посредством клинового ремня 2 (см. фиг. 1) от ведущего вариатора 1 на ведомый вариатор 4 передается крутящий момент. При увеличении крутящего момента на валу молотильного барабана 3 в процессе работы зубья 29 кулачковой муфты 6 приходят во взаимодействие с кулачками 24 (см. фиг. 3), что создает осевое усилие на подвижный диск 7 и приводит в движение блок дисков 16 (см. фиг. 2). При этом блок дисков 16 ограничивается в осевом перемещении упором 19 и кольцом 17, установленным в буртик 18, но поворачивается относительно оси вала молотильного барабана 3 на величину, пропорциональную перемещению зубьев 29 кулачковой муфты 6 по кулачкам 24. Отсутствие проскальзывания клинового ремня 2 обеспечивают за счет осевого зажатия между подвижным 7 и неподвижным 9 дисками, а также за счет отсутствия их поворота друг относительно друга посредством направляющей оси 5 и втулки 23, образующих подвижное соединение вдоль оси вала молотильного барабана 3 (см. фиг. 1-4).
Для обеспечения одинакового зазора 28 (см. фиг. 3) между кулачками 24 и зубьями 29 кулачковой муфты 6 выполняется фиксация вала молотильного барабана 3, исключающая его поворот. При повороте блока дисков 16 вокруг оси вала молотильного барабана 3 имеет место один из двух контактов зуба 29 кулачковой муфты 6 и кулачка 24. При этом в месте, где второй контакт между зубом 29 кулачковой муфты 6 и кулачком 24 не произошел, производят замер зазора 28, и по его величине определяют количество необходимых регулировочных пластин 27, которые в дальнейшем подкладывают под кулачок 24 (см. фиг. 3, 4).
Технический результат заключается в том, что применение ведомого вариатора с синхронным вращением подвижного и неподвижного дисков позволяет исключить пробуксовку и переворот ремня; размещение направляющей оси на большом плече, обеспечение одинакового зазора между двумя зубьями кулачковой муфты и кулачками позволяет снизить критически опасные нагрузки на элементы ведомого вариатора в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность конструкции.