МЕХАНИЗМ ПРИВОДА НОЖА
KNIFE DRIVE MECHANISM

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, конкретно к узлам и деталям режущего аппарата косилок, жаток, а именно к механизмам привода ножей, и может быть использовано при конструировании и изготовлении узлов и деталей режущих аппаратов.
Механизм привода ножа предназначен для преобразования вращательного движения ведущего шкива или вала гидро- или электродвигателя в прямолинейное возвратно-поступательное движение ведомого звена механизма.
В настоящее время известны разнообразные механизмы привода ножей режущих аппаратов, и все они имеют как свои достоинства, так и недостатки.
Например, известна простая конструкция механизма привода ножа, представляющая собой кривошип, который через дополнительный кривошип преобразует вращательные движения в колебательные.
В других конструкциях применяется механизм качающейся шайбы, преобразующий вращательное движение ведущего вала в колебательные движения выходного вала, на котором закреплен рычаг.
Этим конструкциям присущ общий недостаток - силовая передача на косилочный нож происходит не прямолинейно. Рычаг механизма такой конструкции перемещается по дуге окружности относительно центра вращения, при этом чем длиннее рычаг, тем меньше угол поворота и тем больше крутящий момент, а следовательно, тем жестче и массивнее должно быть устройство. Такая конструкция привода изначально предназначалась для небольшой длины хода режущего ножа.
Более совершенной является конструкция привода с использованием планетарной передачи, в которой зубчатый венец кривошипа, укрепленный в эксцентриковом валу, обкатывается по неподвижному зубчатому венцу колеса с внутренними зубьями.
Радиус начальной окружности колеса с внутренними зубьями равен диаметру начальной окружности зубчатого венца кривошипа.
Радиус начальной окружности зубчатого венца кривошипа равен радиусу расположения пальца кривошипа относительно его оси.
При вращении эксцентрикового вала палец кривошипа при каждом обороте выполняет прямолинейное возвратно-поступательное движение, которое точно соответствует диаметру начальной окружности колеса с внутренними зубьями или двойному диаметру начальной окружности зубчатого венца кривошипа, или четырем радиусам расположения пальца кривошипа относительно его оси.
Такая трансмиссия хорошо зарекомендовала себя как привод для возвратно-поступательного движения косилочного ножа, при этом чем тяжелее косилочный нож, тем больше должна быть масса шкива, выполняющего функции маховика, для компенсации переменной нагрузки, которая передается на механизм привода ножа при работе.
4
4
Известны приводы косилочного ножа, описанные в выложенных заявках Германии (DE 3525576 А1, МПК, А01D 34/32, опубл. 22.01.1987 г. и DE 3615058 А1, МПК, А01D 34/32, опубл. 05.11.1987 г.), содержащие ведущий вал, планетарную передачу и кривошип с пальцем. Несмотря на простоту конструкции эти приводы невозможно использовать в ряде конструкций косилок и жаток из-за горизонтального расположения шкива-маховика, т.к. при этом приводные ремни от двигателя к шкиву привода должны располагаться в двух плоскостях - горизонтальной и вертикальной, что приводит к повышенному износу и быстрому выходу из строя приводных ремней.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбранным в качестве прототипа является «Привод косилочного ножа» (Рекламный проспект фирмы Gebr. Schumacher), включающий корпус, в котором установлены ведущий вал и коническая передача, эксцентриковый вал с кривошипом и планетарной передачей, при этом ведущий вал установлен на двух подшипниках, один из которых двухрядный, и на нем расположены шкив и первое зубчатое колесо конической передачи, а эксцентриковый вал установлен на двух шариковых подшипниках, причем на эксцентриковом валу расположены второе зубчатое колесо конической передачи и кривошип с пальцем, при этом кривошип расположен на игольчатом и шариковом подшипниках и имеет зубчатый венец, являющийся сателлитом планетарной передачи, цилиндрическое зубчатое колесо с внутренними зубьями, которое укреплено в корпусе, при этом на пальце кривошипа расположен подшипник, а механизм снабжен системой подачи смазки к его подвижным элементам, при этом кривошип состоит из трех деталей, соединенных между собой винтами.
Недостатками прототипа являются:
- выполнение кривошипа из трех деталей, что усложняет конструкцию механизма, а места крепления деталей друг к другу ослабляют конструкцию кривошипа, и именно в этих местах происходит поломка механизма привода ножа, работающего в условиях значительных динамических нагрузок и ударов;
- отсутствие канала подвода смазки к игольчатому подшипнику, работающему в тяжелых условиях;
- конструктивно нерационально выполнена фиксация колес конической передачи, т.к. при этом не гарантируется отсутствие осевого люфта при работе механизма;
- конструктивно нерационально выполнена фиксация ведущего вала, т.к. при работе механизма этот узел нагревается до температуры около 100°С, в связи с чем вал удлиняется, что приводит в осевому перемещению элементов ведущего вала и, соответственно, зубчатого колеса конической передачи, укрепленного на этом валу;
- в свою очередь, наличие осевого перемещения обоих зубчатых колес конической пары является причиной быстрого выхода из строя этой передачи, т.к. передача работает не в оптимальном режиме, на который она рассчитывалась.
Задачей настоящего изобретения является разработка новой конструкции механизма привода ножа с достижением технического результата - повышение надежности работы устройства.
Поставленная задача выполняется тем, что в «Механизме привода ножа», включающем корпус, в котором установлены ведущий вал на двух подшипниках с укрепленными на нем шкивом и ведущим зубчатым колесом конической передачи и эксцентриковый ведомый вал на двух подшипниках с установленными на нем ведомым зубчатым колесом конической передачи и кривошипом с пальцем, причем кривошип установлен на игольчатом и шариковом подшипниках и на нем выполнен зубчатый венец шестерни-сателлита планетарной передачи, зубчатое колесо которой укреплено в корпусе, при этом на пальце кривошипа установлен подшипник, а устройство снабжено системой подачи смазки к его подвижным элементам, фиксация конической передачи выполнена в виде жесткой фиксации каждого конического зубчатого колеса от двухстороннего осевого перемещения относительно корпуса, при этом зубчатые венцы конических колес расположены рядом с опорными подшипниками, жестко закрепленными в корпусе, кривошип с пальцем выполнен в виде одной детали, а в эксцентриковом ведомом валу выполнен канал для подвода смазки к игольчатому подшипнику, при этом система подачи смазки имеет компенсационный канал, кроме того, относительно корпуса жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса, расположенного на ведущем валу, обеспечивается путем упора ступицы колеса через втулку в упорный кольцеобразный выступ на ведущем валу и упором шейки колеса через шайбу в подшипник ведущего вала путем затяжки гайки, при этом жесткая фиксация наружного кольца подшипника в корпусе обеспечивается путем упора в выступ корпуса и прижатием крышкой, а относительно корпуса жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса, расположенного на ведомом валу, обеспечивается путем затяжки и упора гайки, расположенной на ведомом валу, в ступицу колеса и упором шейки колеса через шайбу во внутреннее кольцо подшипника ведомого вала, при этом жесткая фиксация этого подшипника относительно корпуса выполнена путем упора наружного кольца подшипника в буртик на корпусе с одной стороны и клиновидным кольцом, установленным в клиновидной канавке, с другой стороны, при этом компенсационный канал выполнен с возможностью сброса избыточного давления.
Новым в заявляемом техническом решении является повышение надежности устройства за счет выполнения кривошипа в виде одной детали, жесткой фиксации обоих зубчатых колес конической передачи, что исключает их осевое перемещение, а следовательно, исключается ускоренный износ при работе, а также за счет организации подачи смазки ко всем подвижным узлам и деталям устройства.
Существенными признаками заявляемого устройства, совпадающими с прототипом, являются следующие признаки:
- корпус;
- в корпусе установлены ведущий вал с конической передачей и эксцентриковый вал с кривошипом и планетарной передачей;
- ведущий вал установлен на двух подшипниках;
- на ведущем валу расположены шкив и первое зубчатое колесо конической передачи;
- эксцентриковый ведомый вал установлен на двух подшипниках;
- на эксцентриковом ведомом валу расположены ведомое зубчатое колесо конической передачи и кривошипом с пальцем;
- кривошип установлен на игольчатом и шариковом подшипниках;
- на кривошипе выполнен зубчатый венец шестерни-сателлита планетарной передачи;
- зубчатое колесо планетарной передачи укреплено в корпусе;
- на пальце кривошипа установлен подшипник;
- устройство снабжено системой подачи смазки к его подвижным элементам.
Отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:
- фиксация конической передачи выполнена в виде жесткой фиксации каждого конического зубчатого колеса от двухстороннего осевого перемещения относительно корпуса;
- зубчатые венцы конических колес расположены рядом с опорными подшипниками, жестко закрепленными в корпусе;
- кривошип с пальцем выполнен в виде одной детали;
- в эксцентриковом ведомом валу выполнен канал для подвода смазки к игольчатому подшипнику;
- система подачи смазки имеет компенсационный канал.
Частными отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:
- относительно корпуса жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса, расположенного на ведущем валу, обеспечивается путем упора ступицы колеса в кольцо, расположенное в канавке ведущего вала, за счет затяжки гайки, при этом жесткая фиксация наружного кольца подшипника в корпусе обеспечивается путем упора в выступ корпуса и прижатием крышкой;
- относительно корпуса жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса, расположенного на ведомом валу, обеспечивается путем затяжки и упора гайки, расположенной на ведомом валу, в ступицу колеса и упором шейки колеса через шайбу во внутреннее кольцо подшипника ведомого вала, при этом жесткая фиксация этого подшипника относительно корпуса выполнена путем упора наружного кольца подшипника в буртик на корпусе с одной стороны и клиновидным кольцом, установленным в клиновидной канавке, с другой стороны;
- компенсационный канал выполнен с возможностью сброса избыточного давления.
Между существенными признаками заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Действительно, повышение надежности устройства достигается за счет выполнения кривошипа в виде одной детали, жесткой фиксации обоих зубчатых колес конической передачи, что исключает их осевое перемещение, а следовательно, исключается ускоренный износ при работе, а также за счет организации подачи смазки ко всем подвижным узлам и деталям устройства.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах заявляемого технического решения, позволяет установить, что заявителем не выявлены аналоги, идентичные заявляемому устройству.
Поэтому можно утверждать, что заявляемое изобретение отвечает условию охраноспособности по критерию «новизна».
Данное техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. по совокупности всех существенных признаков, указанных в формуле изобретения, для специалиста они явным образом не следуют из уровня техники.
Кроме того, изобретение промышленно применимо, так как заявляемое техническое решение позволяет использовать его при конструировании и изготовлении узлов и деталей приводов режущих аппаратов.
Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается приводимым ниже описанием его практической реализации и иллюстрируется чертежом, где показан разрез заявляемого устройства.
Механизм привода ножа включает корпус 1, в котором установлен ведущий вал 2 на двух подшипниках 3 и 4.
На ведущем валу 2 укреплены шкив 5 и ведущее зубчатое колесо 6 конической передачи 7.
В корпусе 1 установлен эксцентриковый ведомый вал 8 на двух подшипниках 9 и 10.
На ведомом валу 8 установлены ведомое зубчатое колесо 11 конической передачи 7 и кривошип 12 с пальцем 13.
Кривошип 12 установлен на игольчатом 14 и шариковом 15 подшипниках и на нем выполнен зубчатый венец 16 шестерни-сателлита 17 планетарной передачи 18.
Зубчатое колесо 19 планетарной передачи 18 укреплено в корпусе 1.
На пальце 13 кривошипа 12 установлен подшипник 20.
Устройство снабжено системой подачи смазки 21 к его подвижным элементам.
В заявляемом устройстве фиксация конической передачи 7 выполнена в виде жесткой фиксации каждого конического зубчатого колеса 6 и 11 от двухстороннего осевого перемещения относительно корпуса 1.
Зубчатые венцы 22 и 23 соответственно конических колес 6 и 11 расположены рядом с опорными подшипниками, соответственно 3 и 9, жестко закрепленными в корпусе 1.
Кривошип 12 с пальцем 13 выполнен в виде одной детали, а в эксцентриковом ведомом валу 8 выполнен канал 24 для подвода смазки к игольчатому подшипнику 14, при этом система подачи смазки 21 имеет компенсационный канал 25, который выполнен с возможностью сброса избыточного давления.
Относительно корпуса 1 жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса 6, расположенного на ведущем валу 2, обеспечивается путем упора ступицы 26 колеса 6 в кольцо 27, расположенное в канавке 28 ведущего вала 2, за счет затяжки гайки 29, при этом жесткая фиксация наружного кольца подшипника 3 в корпусе 1 обеспечивается путем упора в выступ корпуса 1 и прижатием крышкой 30.
Относительно корпуса 1 жесткая фиксация в осевом направлении конического зубчатого колеса 11, расположенного на ведомом валу 8, обеспечивается путем затяжки и упора гайки 31, расположенной на ведомом валу 8, в ступицу 32 колеса 11 и упором шейки 33 колеса 11 через шайбу 34 во внутреннее кольцо подшипника 9 ведомого вала 8, при этом жесткая фиксация этого подшипника 9 относительно корпуса 1 выполнена путем упора наружного кольца подшипника 9 в буртик на корпусе 1 с одной стороны и клиновидным кольцом 35, установленным в клиновидной канавке 36 корпуса 1, с другой стороны.
Подача смазки в каналы системы подачи смазки 21 осуществляют через пресс-масленки 37.
На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод, что задача, поставленная в настоящем изобретении, - разработка новой конструкции механизма привода ножа - выполнена с достижением технического результата - повышение надежности работы устройства.