СОГЛАСУЮЩИЙ РЕДУКТОР ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях гидромеханических трансмиссий транспортных машин с двигателями внутреннего сгорания.
Известна конструкция согласующего редуктора гидромеханической трансмиссии транспортной машины, выполненная в виде трехвальной ускоряющей передачи с цилиндрическими косозубыми шестернями. В картере согласующего редуктора на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы. Картер согласующего редуктора крепится болтами к кожуху маховика двигателя. Ведущий вал соединен с маховиком двигателя через упруго-фрикционный гаситель. Гаситель содержит соединенное с маховиком двигателя ведущее звено со ступицей. Ведущее звено охватывается ведомым, расположенным на шлицах ведущего вала согласующего редуктора. В пазах ступицы по окружности расположены витые цилиндрические пружины, которые одним торцом упираются в стенку паза ступицы и ведущих фрикционных дисков, соединенных со ступицей. Вторым торцом пружины упираются в стенку паза ведомого фрикционного диска. К ведущему фрикционному диску с помощью регулирующего устройства прижимается ведомый. Регулирующее устройство допускает относительное вращение дисков в пределах деформации винтовых пружин. При равномерном вращении вала двигателя все детали гасителя вращаются как одно целое. При неравномерном вращении деталей двигателя ведущее звено со ступицей может колебаться относительно ведомого фрикционного диска в пределах упругой деформации. Таким образом, выбором жесткости (податливости) упругой связи в механической системе «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» можно варьировать собственную частоту рассматриваемой системы. Это позволяет отстроить от резонансных режимов, возникающих при совпадении одной из «мажорных» частот возмущений двигателя с собственной. Момент сил трения при относительном скольжении фрикционных дисков способствует снижению амплитуды колебаний момента при резонансном режиме. На шлицах ведущего вала расположена шестерня, зубчатый венец которой через шестерню промежуточного вала соединен с зубчатым венцом шестерни ведомого вала. Ведомый вал через карданную передачу приводит во вращение насосное колесо гидротрансфоматора гидромеханической трансмиссии транспортной машины. (Автомобиль МАЗ-537 и его модификации. Техническое описание, инструкция по эксплуатации. - М. Воениздат, 1971. стр.178, рис.83).
Основными недостатками такой конструкции согласующего редуктора является сложность конструкции и недостаточная податливость гасителя, ограниченная возможностью деформации упругих элементов - витых цилиндрических пружин по условиям прочности и долговечности при их циклическом нагружении. По этому при необходимости снижения собственной частоты системы «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» известная конструкция гасителей позволяет обеспечивать угловую податливость до трех градусов, при требуемой 8…12 градусов. Это приводит к динамической нагруженности элементов согласующего редуктора и ограничению их долговечности.
Наиболее близкой является конструкция согласующего редуктора, в которой роль упругого элемента с большей податливостью выполняет торсионный вал. Эта конструкция выполнена в виде трехвальной ускоряющей передачи с цилиндрическими косозубыми шестернями. В картере согласующего редуктора на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы. Картер согласующего редуктора крепится болтами к кожуху маховика двигателя. Ведущий вал в этой конструкции согласующего редуктора выполнен за одно целое с шестерней с центральным цилиндрическим отверстием вдоль оси симметрии вала-шестерни. В этом отверстии располагается торсионный вал. Одним концом торсионный вал через зубчатую муфту соединен с маховиком двигателя. Другой конец через шлицы, фланец соединен с ведущим валом-шестерней. Зубчатый венец ведущего вала-шестерни через шестерню промежуточного вала соединен с зубчатым венцом шестерни ведомого вала. Ведомый вал через карданную передачу приводит во вращение насосное колесо гидротрансфоматора гидромеханической трансмиссии транспортной машины (Специальный колесный тягач КЗКТ - 7428 и его модификации: Руководство по эксплуатации. Стр.137, 138 рис.51, 51а).
Основными недостатками такой конструкции согласующего редуктора является недостаточная податливость торсионного вала (в реализованных конструкциях до четырех градусов при требуемой 8…12 градусов). Это не позволяет вывести резонансные режимы за пределы рабочего диапазона оборотов вала двигателя, а лишь снижает их значение при котором происходит резонанс.
Снижение динамической нагруженности элементов согласующего редуктора может быть достигнуто увеличением длины торсионного вала или снижением диаметра при обеспечении его прочности (например заневоливанием). Первое не может быть реализовано по условиям компоновки, второе - ограничивается характером изменения динамического момента - при резонансе он является знакопеременным. А конструкция заневоленного торсиона обеспечивает повышение долговечности при действии нагрузки одного знака. Для повышения податливости упругих элементов согласующего редуктора, содержащего картер, на подшипниковых опорах которого установлены ведущий вал-шестерня, промежуточный и ведомый валы с шестернями, образующими повышающую передачу, расположенный в осевом отверстии ведущего вала торсионный вал, один конец которого соединен через составной фланец с ведущим валом-шестерней, согласующий редуктор дополнительно содержит составную ступицу, опирающуюся на подшипник, упругое кольцо с внутренними и наружными шлицами, диск и опору, причем кольцо соединено с составной ступицей и диском, жестко соединенным с опорой, а другой конец торсионного вала соединен с составной ступицей.
На фиг.1 приведена предлагаемая конструкция согласующего редуктора (разрез по осям валов). На фиг.2 приведены экспериментальные графики, характеризующие эффективность предлагаемой конструкции.
Предлагаемая конструкция согласующего редуктора (фиг.1) выполнена в виде в виде трехвальной ускоряющей передачи с цилиндрическими косозубыми шестернями. В картере 1 на подшипниковых опорах установлены ведущий 2, промежуточный 3 и ведомый 4 валы. Картер 1 крепится болтами к кожуху 5 маховика 6 двигателя. Ведущий вал 2 выполнен за одно целое с шестерней с центральным цилиндрическим отверстием вдоль оси симметрии вала-шестерни. В этом отверстии располагается торсионный вал 7. Опора 9 соединена с маховиком 6 двигателя. К опоре 9 присоединяется диск 10 с внутренними шлицами. Упругий элемент, выполненный в виде упругого (например силиконового) кольца 11 с помощью шлицев на наружной поверхности соединяется с диском 10, а шлицев на внутренней поверхности - с составной ступицей 12, опирающаяся на подшипник 15. Ступица 12 соединена с одной стороны с концом торсионного вала 7, а второй стороной опирается на подшипники, установленные в опоре 9. Другой конец торсионного вала 7 через шлицы, составной фланец 8 соединен с ведущим валом-шестерней 2. Зубчатый венец ведущего вала-шестерни через шестерню 13 промежуточного вала 3 соединен с зубчатым венцом шестерни 14 ведомого вала 4. Ведомый вал 4 через карданную передачу приводит во вращение насосное колесо гидротрансфоматора гидромеханической трансмиссии транспортной машины (на фиг.1 не показано). Параметры упругого кольца 11 выбраны из условия обеспечения требуемой угловой податливости, снижают собственную частоту механической системы «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» и выводят резонансные режимы за пределы рабочего диапазона оборотов двигателя и тем самым обеспечивают требуемый ресурс элементов согласующего редуктора.
Работает предлагаемая конструкция согласующего редуктора следующим образом. При равномерном вращении вала двигателя маховик 6, опора 9, диск 10, упругое кольцо 11, ступица 12, торсионный вал 7, составной фланец 8, ведущий вал-шестерня 2 вращаются как единое целое. Так как зубчатый венец ведущего вала 2 через шестерню 13 промежуточного вала 3 соединен с шестерней 14 ведомого вала 4, то последний вращается с учетом передаточного отношения передачи с угловой скоростью, превышающей скорость ведущего вала.
При неравномерном вращении вала двигателя маховик 6, опора 9 и диск 10 могут колебаться относительно составной ступицы 12, соответственно и торсионного вала 7, составного фланца 8 и ведущего вала-шестерни 2 в пределах угловой податливости упругого кольца 11. Таким образом, выбором податливости упругой связи в механической системе «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» можно варьировать собственную частоту рассматриваемой системы. Это позволяет отстроить от резонансных режимов, возникающих при совпадении одной из «мажорных» частот возмущений двигателя с собственной. Так как ведущая вал-шестерня 2 будет вращаться равномерно, то обеспечивается и равномерное движение ведомого вала 4. Таким образом в системе «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» исключается резонанс.
Для сравнения на фиг.2 приведены экспериментальные графики, характеризующие эффективность предлагаемой конструкции. Кривая 1 является амплитудно-оборотной характеристикой системы «Двигатель-гаситель-насосное колесо ГТ» с известной конструкцией согласующего редуктора. Из нее видно, что данной системе свойственны резонансные режимы. Эта же характеристика рассматриваемой системы с предлагаемой конструкцией представлена графиком 2. Сравнение этих графиков показывает, что предлагаемая конструкция согласующего редуктора позволяет вывести резонанс за пределы рабочего диапазона оборотов двигателя, сократить динамический момент в 5…6 раз, тем самым обеспечить повышение долговечности элементов согласующего редуктора.