КЛИНОРЕМЁННЫЙ ВАРИАТОР
V-BELT VARIATOR

Заявляемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в конструкциях элементов механических передач, в частности, в составе привода молотильного барабана в качестве ведомого вариатора.
Известен ведомый вариатор 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]. Ведомый вариатор 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.
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.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является ведомый вариатор комбайна РСМ-161 [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, при этом 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.
Недостатками прототипа являются:
- необходимость частой замены шпонки вследствие ее быстрого изнашивания (уменьшения ресурса ее работы) от воздействия на нее высоких нагрузок за счет малого размера 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 большой 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 ведомый вариатор, связанный с ведущим вариатором посредством ремня, включающий в себя неподвижный и подвижный диски с коаксиальными ступицами, между которыми установлена направляющая в виде шпонки, что обеспечивает синхронное вращение дисков, подвижный диск со своей ступицей имеет возможность перемещения относительно неподвижного диска со своей ступицей вдоль оси вращения, при этом подвижный диск подпружинен относительно неподвижного и снабжен кулачками, неподвижный и подвижный диски со ступицами, пружина, шпонка, кулачки образуют блок дисков, введены по два подшипника качения в состав ступицы неподвижного диска и в состав приводного шкива, имеющего кулачковую муфту, блок дисков и приводной шкив выполнены с возможностью синхронно вращаться вокруг стационарной оси контрпривода, при этом подвижный диск посредством кулачков контактирует с кулачковой муфтой приводного шкива молотильного барабана, что создает дополнительное перемещение приводного шкива относительно блока дисков и, тем самым, приводит его во вращательное движение. На ступице неподвижного диска зафиксирована крышка, и установлен кожух, прижимаемый к ней пружиной, а на ступице подвижного диска установлены два резиновых кольца, образующие закрытую полость в смазке. 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.
Установка шпонки на большее плечо между ступицами подвижного и неподвижного дисков позволяет увеличить передаваемый крутящий момент без увеличения габаритов.
Применение кожуха и резиновых колец, обеспечение одинакового зазора между зубьями кулачковой муфты и кулачками подвижного диска с помощью регулировочных пластин, передача крутящего момента за счет прямой передачи от кулачков подвижного диска на зубья кулачковой муфты из состава приводного шкива молотильного барабана позволяют снизить критически опасные нагрузки на элементы вариатора и защитить от попадания пыли поверхности скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и, в целом, повысить надежность конструкции.
Изобретение иллюстрируется чертежами: фиг.1 - вариаторная передача в сборе, вид слева; фиг.2 - ведомый вариатор, сечение А-А с фиг.1; фиг.3 - ведомый вариатор, вид по стрелке Б с фиг.1;
Заявляемое устройство включает в себя следующие конструктивные элементы (фиг.1 - 3): 1 - ведущий вариатор; 2 - ремень; 3 - ведомый вариатор; 4 - неподвижный диск со ступицей 5; 6 - ось контрпривода; 7 - подвижный диск со ступицей 8; 9 - шпонка; 10, 11, 12, 13 - подшипники качения; 14 - пружина; 15 - кулачок; 16 - приводной шкив с кулачковой муфтой 17; 18 - кожух; 19 - крышка; 20 - стопорное кольцо; 21, 22 - резиновые кольца; 23, 24 - гайки; 25 - блок дисков; 26 - закрытая полость в смазке; 27 - винт; 28 - штифт; 29 - втулка; 30 - зазор между кулачковой муфтой 17 и кулачками 15; 31 - регулировочные пластины.
Заявляемый ведомый вариатор 3 содержит приводной шкив 16 с подшипниками качения 12, 13, зафиксированными на оси контрпривода 6 с помощью гайки 24 для предотвращения осевого перемещения, и связан клиновидным ремнем 2 с ведущим вариатором 1. Ведомый вариатор 3 содержит подвижный 7 и неподвижный 4 диски со ступицами 8 и 5, между которыми установлена шпонка 9, ограничивающая поворот подвижного диска 7 относительно неподвижного 4, при этом ступица 8 подвижного диска 7 установлена с возможностью перемещаться вдоль ступицы 5 неподвижного диска 4. Между подвижным диском 7 и крышкой 19 установлена пружина 14 и кожух 18, при этом крышка 19 зафиксирована стопорным кольцом 20 на ступице 8, а кожух 18 прижимается пружиной 14 к крышке 19. Таким образом, подвижный диск 7 подпружинен относительно неподвижного диска 4, и в сборе они образуют блок дисков 25 с установленными в ступицу 5 подшипниками качения 10, 11, зафиксированными от осевого перемещения на оси контрпривода 6 с помощью гайки 23.
Блок дисков 25 и приводной шкив 16 выполнены с возможностью поворота вокруг оси контрпривода 6, при этом заданный угол поворота обеспечивается кулачковой муфтой 17 из состава приводного шкива 16, которая контактирует с кулачками 15, установленными на подвижном диске 7 с помощью штифтов 28, винтов 27 и втулки 29. При этом зазор 30 между кулачковой муфтой 17 и кулачками 15 обеспечивается установкой необходимого количества регулировочных пластин 31 под кулачки 15. Резиновые кольца 21, 22, установленные на ступице 8 подвижного диска 7, контактируют с неподвижным диском 4 и кожухом 18, образуя закрытую полость в смазке 26.
Заявляемое 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 16. При увеличении крутящего момента на приводном шкиве 16 в процессе работы кулачковая муфта 17 приходит во взаимодействие с кулачками 15 (см. фиг.2, 3), что создает осевое усилие на подвижный диск 7 и приводит в движение блок дисков 25 (см. фиг.2). При этом блок дисков 25 и приводной шкив 16 ограничиваются в осевом перемещении с помощью подшипников качения 10, 11, 12, 13, зафиксированных на оси контрпривода 6 гайками 23, 24, и совместно вращаются относительно стационарной оси контрпривода 6. В ходе изменения передаваемого крутящего момента блок дисков 25 поворачивается относительно приводного шкива 16 на угол, пропорциональный перемещению кулачковой муфты 17 по кулачкам 15.
Устранение проскальзывания ремня 2 обеспечивают за счет его осевого зажатия между подвижным 7 и неподвижным 4 дисками пружиной 14, кулачковой муфты 17 и кулачков 15, а их поворот друг относительно друга -посредством шпонки 9, установленной между ступицами 5 и 8, образующими подвижное соединение вдоль оси контрпривода 6 (см. фиг.1, 2).
Выдерживание одинакового зазора 30 (см. фиг.3) между кулачковой муфтой 17 и кулачками 15 обеспечивают фиксацией приводного шкива 16, исключающей его поворот. При повороте блока дисков 25 вокруг оси контрпривода 6 имеет место контакт одного из трех кулачков 15 с кулачковой муфтой 17. При этом в месте, где второй контакт между кулачком 15 и кулачковой муфтой 17 нарушен, производят замер зазора 30 и по его величине определяют количество необходимых регулировочных пластин 26, которые в дальнейшем подкладывают под кулачок 15 (см. фиг.3). В процессе работы ступица 8 резиновыми кольцами 21, 22 контактирует с неподвижным диском 4 и кожухом 18, образуя закрытую полость 26 в смазке, тем самым защищая от попадания пыли поверхности скольжения между ступицами 5, 8 и шпонкой 9.
Технический результат заключается в том, что установка шпонки на большем плече между ступицами подвижного и неподвижного дисков в ведомом вариаторе, кожуха с резиновыми кольцами, обеспечение одинакового зазора между кулачковой муфтой и кулачками подвижного диска с помощью регулировочных пластин, передача крутящего момента за счет прямой передачи от кулачков подвижного диска 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 поверхности скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков в процессе эксплуатации и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность конструкции.