РЕДУКТОР КУЛЬТИВАТОРА

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к ручным, снабженным автономным приводом, почвообрабатывающим машинам (культиваторам), предназначенным для работы на малоконтурных земельных участках и теплицах. Более конкретно, полезная модель касается конструкции одного из основных механизмов культиватора - редуктора, обеспечивающего передачу крутящего момента от двигателя к рабочему органу, т.е. фрезе.
Известна конструкция редуктора культиватора, состоящая из двух частей, первая из которых представлена двухступенчатой зубчатой передачей, размещенной в закрытом корпусе и представляющей собой сочетание конической и цилиндрической зубчатых пар. Входной вал этой части с помощью карданного вала связан с двигателем, а выходной вал через компенсирующую муфту связан с входным валом второй части редуктора, или иначе, бокового редуктора. Последний представляет собой многоступенчатую (трехступенчатую) зубчатую передачу, выполненную по развернутой схеме и содержащую последовательный ряд зубчатых колес, установленных на консольных валах в закрытом корпусе. Зубчатые колеса смонтированы с возможностью взаимозамены для обеспечения различных вариантов скоростей вращения выходного вала, связанного непосредственно с рабочим органом - фрезой, для чего наружная стенка корпуса редуктора выполнена съемной [Авторское свидетельство СССР №1697600, кл. МПК A01B 33/00].
Существенным недостатком аналога является сложность конструктивного решения редуктора, обусловленная выполнением его из двух частей, кинематически связанных между собой. Практически трансмиссия образована двумя самостоятельными закрытыми зубчатыми передачами, т.е. редукторами. С точки зрения эксплуатации и ремонта такая схема трансмиссии не может считаться надежной. Изменение скорости вращения рабочего органа путем перестановки зубчатых колес в боковом редукторе связано, во-первых, со значительными потерями времени, а, во-вторых, с возможностью попадания грунта, содержащего абразивные частицы, во внутреннюю полость редуктора. Последнее обстоятельство сопряжено с быстрым износом рабочих поверхностей зубчатых колес и выхода редуктора из строя. При принятой конструкции бокового редуктора применение любой смазки окажется не эффективным. Следует также отметить значительные материалоемкость и трудоемкость производства описанного выше редуктора, что также является следствием сложности принятого конструкторского решения.
В качестве прототипа заявляемой полезной модели принят редуктор культиватора, описанный в патенте Японии №4236166, кл МПК A01B 33/00. Конструкция редуктора-прототипа, выполненная в виде зубчатого механизма, свободна от многих недостатков редуктора-аналога и, в первую очередь, за счет того, что все зубчатые пары, расположенные по развернутой схеме, помещены в единый корпус, снабженный эффективной системой жидкой смазки. Смена скоростей осуществляется посредством переключателя, представляющего собой систему подвижных узлов и деталей, взаимодействующих с отдельными зубчатыми колесами и их блоками и охваченных гибкими связями, в конечном итоге, сведенными к рукоятке. Редуктор содержит входной и выходной валы, установленные в подшипниках качения и несущие на себе зубчатые колеса. Эти валы связаны между собой промежуточными зубчатыми передачами, каждая из которых представляет собой ту или иную совокупность, связанных между собой, отдельных зубчатых колес или их блоков. Кроме того, редуктор помимо входного и выходного валов имеет дополнительный входной вал, который через пару конических зубчатых колес связан непосредственно с вышеупомянутым выходным валом, что обеспечивает культиватору повышенную транспортную скорость при замене рабочего органа на колеса.
Существенным недостатком редуктора-прототипа является его кинематическая сложность, выражающаяся в необходимости иметь на валах, преимущественно промежуточных, конструктивно сложные подвижные детали и отдельные узлы системы переключения, сведенные посредством гибких связей к рукоятке регулирования скоростей рабочего органа. Принятая конструкция редуктора предусматривает наличие валов различной длины, что требует сложной и разнообразной формы, соединенных между собой, отдельных фрагментов корпуса, выполняемых, как правило, литьем из алюминиевых сплавов. Кроме того, редуктор имеет значительные габариты, а значит и повышенную материалоемкость.
Таким образом, задачей полезной модели является, в первую очередь, упрощение его конструкции в целом и, в частности, переключателя, что снизит затраты на изготовление, эксплуатацию и ремонт. Уменьшение габаритов позволит снизить материалоемкость. Решение поставленной задачи дает возможность улучшить экономические показатели при производстве редуктора, повысив конкурентоспособность культиватора в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что в редукторе культиватора, выполненного в виде зубчатого механизма, содержащего корпус с входным и выходным валами, несущими зубчатые колеса и связываемые между собой через промежуточные зубчатые передачи посредством переключателя, последний выполнен в виде диска, установленного соосно выходному валу с возможностью вращения. При этом торцовая часть диска взаимодействует с подпружиненными кулачковыми втулками, установленными с возможностью перемещения в направлении зубчатых колес, снабженных аналогичными кулачками и расположенных на валах промежуточных передач, в свою очередь, размещенных вокруг торцовой части, выполненной с выемкой, расположенной по траектории взаимодействия с кулачковыми втулками. Валы промежуточных передач могут быть расположены по дуге окружности с центром на оси выходного вала, на котором закреплен диск.
Технический эффект полезной модели заключается в том, что выполнение переключателя в виде диска, установленного с возможностью вращения, дает возможность сгруппировать вокруг его торцовой части валы промежуточных передач, зубчатые колеса которых с помощью кулачковых втулок взаимодействуют с торцовой частью диска через выемку, что дает им возможность образовывать зубчатые пары с определенным передаточным отношением. В результате такого решения получается простая в кинематическом и технологическом планах, малогабаритная и компактная конструкция редуктора, не имеющая аналогов.
На прилагаемых к описанию чертежах даны схематические изображения:
- на фиг.1 - продольное сечение одной из передач редуктора;
- на фиг.2 - вид сбоку на зубчатый механизм редуктора.
Рассматриваемый в качестве примера редуктор культиватора имеет три промежуточные зубчатые передачи, обеспечивающие две рабочие скорости вращения рабочего органа и реверсивное вращение. Ниже рассматривается конструкция редуктора на примере включения одной из рабочих передач.
Редуктор (фиг.1) содержит корпус 1, в подшипниковых опорах которого установлены входной вал-шестерня 2 и выходной вал 3, несущий блок из пары неподвижно закрепленных зубчатых колес 4 и 5. Между валами 2 и 3 смонтирован промежуточный вал-шестерня 6 со свободно установленным на нем зубчатым колесом 7. На этом же валу на шлицевом соединении установлена с возможностью перемещения подпружиненная кулачковая втулка 8, имеющая боковой кольцевой выступающий элемент. На зубчатом колесе 7 выполнены ответные кулачки аналогичные кулачкам втулки 8. На выходном валу 3, соосно с ним, смонтирован с возможностью вращения диск 9, на торцовой части 10 которого имеется выемка 11. Кулачковая втулка 8 имеет возможность кольцевым выступающим элементом постоянно взаимодействовать (контактировать) с торцовой частью 10 независимо от ее положения на валу 6. На выходном валу 3 между блоком зубчатых колес 4 и 5 и диском 9 закреплена звездочка 12, которая с помощью цепи 13 связана со звездочкой 14, установленной на валу 15, несущего рабочий орган в виде пары фрез (на чертеже не показаны). На фиг.2 позициями 16 и 17 обозначены валы остальных промежуточных передач, обеспечивающих одну из рабочих скоростей вращения рабочего органа и его же реверсивное вращение. Все валы промежуточных передач расположены вокруг диска 9 по дуге окружности, центр которой лежит на оси выходного вала 3. Кулачковые втулки всех промежуточных валов аналогичны по конструкции и размещению вышеописанной кулачковой втулке 8, а выемка 11 на торцовой части 10 диска 9 расположена по траектории взаимодействия со всеми кулачковыми втулками. На фиг.1 и 2 сплошной жирной линией 18 показано направление передачи крутящего момента от входного вала 2 до рабочего органа.
Работает редуктор следующим образом.
Диск 9 с помощью механизма его поворота (на чертеже не показан) вращается таким образом, чтобы втулка 8, постоянно контактирующая с торцовой частью 10 диска 9 своим кольцевым выступающим элементом, оказалась в выемке 11. В этом случае под действием пружины кулачковая втулка 8 сместится в направлении зубчатого колеса 7 и войдет с его кулачками в контакт, образуя с ним неподвижное соединение (фиг.1). Крутящий момент со входного вала 2 через зубчатое колесо 7 и кулачковую втулку 8 передастся на вал-шестерню 6, а с последней на зубчатое колесо 4, расположенное на выходном валу 3. С вала 3 через звездочку 12, цепь 13 и звездочку 14 крутящий момент будет подан на вал 15 рабочего органа. Путь и последовательность передачи крутящего момента от входного вала 2 до выходного вала 3 на чертежах дублируется сплошной линией 18.