Привод независимого вала отбора мощности транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению , а именно к приводам независимых валов отбора мощности транспортных средств, в частности тракторов. Цель изобретения состоит в повышении эффективности работы транспортного средства. Привод состоит из установленных в корпусе 1 трансмиссии транспортного средства, шестерен 2-4, находящихся в зацеплении одна с другой и связанных с двигателем 5 и валом независимого привода 6. В расточке 15 корпуса 1 трансмиссии транспортного средства размещены одноступенчатый шестеренный Ј&/ 13 I. $:-&/ , „ 7Х1И 25 11.W ,38 / / # w редуктор 16, выполненный поворотным, и оснащенный комбинированными двусторонним хростовиком 17. Редуктор 16 связан с валом привода 6. Новым в приводе является то, что вал привода 6 выполнен разрезным и на кем установлены ведущая 7 и ведомая 8 чашки фрикционного торового вариатора , связанные одна с другой роликом 9, посредством перемещения которого по рабочим поверхностям 10 чашек 7 и 8 осуществляется изменение передаточного отношения торового вариатора. Ролик,9 установлен с возможностью вращения на оси 11, закрепленной в корпусе 1 на шарнире 12, вокруг которого осуществляется поворот оси 11 совместно с роликом 9. Противоположный ролику 9 конец оси 11 посредством тяги 13, являющейся исполнительным элементом, соединен с центробежным датчиком 14 устройства для автоматического поддержания заданной частоты вращения ВОМ, приводимым во вращение посредством шестерни 4, которая через шестерню 2 связана с двигателем 5 транспортного средства. 1 з.п.ф-лы, 2 ил, „ 25 ,38 / / # w 15 IS сл с ч XI О СЛ 00 4 IS®

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 60 К 17/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881508/11 (22) 11.11.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (75) С.А. Беганский (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1504116, кл. В 60 К 17/28, 1989.

Авторское свидетельство СССР

hl 747746, кл. В 60 К 17/28, 1980. (54) ПРИВОД НЕЗАВИСИМОГО ВАЛА 0ТБОРА МОЩНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, а именно к приводам независимых валов отбора мощности транспортных средств, в частности тракторов. Цель изобретения состоит в повышении эффективности работы транспортного средства. Привод состоит из установленных в корпусе 1 трансмиссии транспортного средства, шестерен

2-4, находящихся в зацеплении одна с другой и связанных с двигателем 5 и валом независимого привода 6. В расточке 15 корпуса 1 трансмиссии транспортного средства размещены одноступенчатый шестеренный

".Ж 1776584 А1 редуктор 16, выполненный поворотным, и оснащенный комбинированными двусторонним хростовиком 17. Редуктор 16 связан с валом привода 6. Новым в приводе является то, что вал привода 6 выполнен разрезным и на нем установлены ведущая 7 и ведомая 8 чашки фрикционного торового вариатора„связанные одна с другой роликом

9, посредством перемещения которого по рабочим поверхностям 10 чашек 7 и 8 осуществляется изменение передаточного отношения торового вариатора. Ролик,9 установлен с возможностью вращения йа оси 11, закрепленной в корпусе 1 на шарнире 12, вокруг которого осуществляется nosoрот оси 11 совместно с роликом 9.

Противоположный ролику 9 конец оси 11 посредством тяги 13, являющейся исполнительным элементом, соединен с центробежным датчиком 14 устройства для автоматического поддержания заданной частоты вращения ВОМ, приводимым во вращение посредством шестерни 4, которая через шестерню 2 связана с двигателем 5 транспортного средства, 1 з.п.ф-лы, 2 ил, 1776584

Изобретение относится к области транспортного и сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано для тракторов, которые агрегатируются с сельскохозяйственными машинами, требующими для работы привода от независимого вала отбора мощности с числами оборотов 540 и 1000 об/мин в соответствии с ГОСТ СССР 3480-76 "Валы отбора мощности сельскохозяйственных тракторов, Типы и основные параметры", вне зависимости от загрузки и режимов работы двигателя, Известен привод независимого вала отбора мощности сельскохозяйственного трактора, обеспечивающий получение оборотов. хвастовика ВОМ в соответствии с

ГОСТ при работе двигателя трактора на частичных режимах (см.авт.свид.СССР ¹

1504116, В 60 К 17/28, 1989), принимаемый в качестве аналога.

Существенными недостатками известного технического решения являются: а) обеспечение числа оборотов хвостовика БЬМ, соответствующих ГОСТ лишь на определенных, заранее выбранных частичных режимах работы двигателя трактора при строго определенной нагрузке. Малейшее изменение нагрузки, столь характерное для условий работы трактора, в сторону уменьшения или увеличения ее, тут же приводит к изменению оборотов хвастовика (к увеличению оборотов при увеличении оборотов двигателя и к уменьшению оборотов хваставика с уменьшением оборотов двигателя); б) отсутствие устройства для автоматического поддержания оборотов хвостовика

ВОМ в соответствии с требованиями ГОСТ при изменении. нагрузки, действующей на трактор во время работы. в) сложность и высокая материалоемкость известного технического решения, обусловленная необходимостью оснащения привода независимого ВОМ, в каждом отдельном случае, парой шестерен с механизмом управления, обеспечивающей получение необходимых чисел оборотов хвастовика на каждом частичном режиме работы двигателя трактора.

Известен также привод независимого вала отбора мощности транспортного средства, содержащий регулируемую кинематическую связь между двигателем транспортного средства и хвостовиком

ВОМ, выполненную в виде гидронасоса, гидравлически связанного с гидромотором, механизма соединения вала отбора мощности с валом гидромотора и регулировочное устройство для автоматического поддержания, требуемой по ГОСТ частоты вращения

55 хвостовика, выполненное в виде центробежного датчика, приводимого во вращение от вала гидрамотора, гидравлического поршневого сервомотора, полости которого сообщены с источником давления рабочей жидкости и гидробаком посредством управляемого распределителя (см.авт.свид. №

747746, В 60 К 17/28, 1980). Упомянутый выше привод независимого вала отбора мощности обеспечивает автоматическое поддержание требуемой по ГОСТ частоты вращения хвостовика ВОМ вне зависимости от условий работы трактора (изменения нагрузки и скоростного режима работы двигателя — работает ли двигатель на регуляторной характеристике или на частичном режиме). По своей технической сущности данное устройство является наиболее близким к предлагаемому и поэтому принимается.в качестве прототипа.

Известный привод независимого ВОМ па авт.св, СССР № 747746 обладает рядом существенных недостатков, а именно: — сложностью конструкции обусловленной наличием ряда сложных дорогостоящих узлов, таких как гидронасос, гидромотор, поршневой гидравлический сервомотор, управляемый гидрараспределитель и ряда узлов и деталей, обеспечивающих их соединение друг с другам и взаимодействие во время работы транспортного средства (соединительная арматура, емкости для рабочей жидкости, упругих элемента); — ограниченностью сферы применения, обусловленной воэможностью использования привода преимущественно на транспортных средствах, оснащенных гидраабъемными трансмиссиями, поскольку использование известного привода на транспортных средствах с трансмиссиями, работающими по другому принципу (шестеренчатыми, фрикцианными, гидродинамическими и др.) неоправдано, иба усложняет машину и снижает ее технико-экономические показатели. В частности, использование двух типов приводов, например, шестеренчатого в трансмиссии (либо какого другого), и гидраабъемного в приводе ВОМ приведут к удорожанию машины и снижению ее коэффициента полезного действия; значительными потерями мощности в приводах, содержащих гидрообьемные передачи.

Ведь полный коэффициент полезного действия насосов применяемых в гидравлических системах машин колеблется (при работе на номинальных режимах) ат 0,75 до

0,94 (см.Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие, — M,; Машиностроение, 1971, с.137, Раздел "Полный

1776584

30

40

55

КПД"). А ведь в известном приводе еще имеется и гидромотор, КПД которого колеблется в тех же пределах, Таким образом, только в двух агрегатах, входящих в известный при вод, насосе и гидромоторе минимальные потери мощности составляют 12, а средняя величина этих потерь около 20ф> и это без учета потерь мощности в остальных элементах известного привода независимого вала отбора мощности, которые значительно увеличат вышеупомянутую цифру. г) Большим диапазоном регулирования (изменения передаточного числа привода), который необходимо обеспечить гидрообьемной передаче, входящей в структуру привода. Ведь только при переводе ВОМ с 1000 об/мин хвостовика на 540 об/мин, необходимо обеспечить передаточное число привода, равное 1= — =1,85, а ведь еще

540 необходимо компенсировать падение оборотов двигателя при переходе с режима работы на регуляторной характеристике на режим работы на частичных характеристиках. При этом, как справедливо говорится в описании изобретения по авт.свид. М

747746, частота вращения коленчатого вала двигателя может уменьшиться на 407;, а пропорционально ей изменяется и частота вращения хвастовика независимого вала отбора мощности, т.е. необходимо обеспечить в приводе получение еще и дополнительного передаточного числа, равного минимум 1,4. Тогда общее передаточное число привода, необходимое для абеспечение постоянных чисел оборотов в соответствии с ГОСТ будет равно 1,85 1,4 = 2,6; что достаточно велико и не может не отразиться на размерах гидравлического насоса и гидромотара, а, следовательно, приведен к увеличению веса транспортного средства и его материалаемкости. д) конструкция иэвестнага привода независимого вала отбора мощности не исключает воэможности переключения привода BOM на скоростной режим (обороты) не соответствующей размерам выходно- . го конца хвастовика, т.е. не исключается случай, когда выходной конец хвостовика, предназначенный для работы на скоростнам режиме в 1000 об/мин, а он резко отличается ат конца хваставика, предназначеннога для скоростного режима в 540 об/мин, диаметром, размерами и типом шлицев, будет переключен на скоростной режим в 540 об/мин. При этом крутящий момент возрастает почти вдвое, что неизбежно приведет либо к поломке хвостовика, либо к поломке агрегатируемой с транспортным средством — трактором сельскохоэяйственной машины. Для возникновения такой ситуации достаточно оператору-трактористу забыть заменить хвостовик вала отбора мощности 10 или перевести в соответствующее положение рычаг 14 ручного управления. Вышеизложенное говорит о том, что известный привод независимого вала отбора мощности недостаточно надежен и безопасен поскольку может привести к аварии агрегата.

Целью изобретения является упрощеwe конструкции привода независимого вала отбора мощности транспортного средства. снижение его габаритов и материалоемкости; расширение сферы применения привода; повышение коэффициента полезного действия привода, а также повышение его надежности и безопасности.

Поставленная цель достигается путем выполнения кинематической силовой связи между двигателем транспортного средства и хвостовиком BOM в виде фрикционного торового вариатора Светозарова а.с,СССР

М 80110, имеющего КПД 0,97 — 0,98 и путем оснащения привода устройством для автоматического поддержания требуемой по

ГОСТ частоты вращения хвостовика ВОМ (540 и 1000 об/мин), связанным с одной стороны с двигателем транспортного средства. а с другой стороны, посредством исполнительного элемента, с регулируемым элементом фрикционного торавого вариатора-роликом. Устройство для автоматического поддержания требуемой по ГОСТ частоты вращения хвастовика выполнено в виде центробежного датчика (хотя может быть выполнено и в другам конструктивном исполнении, например, в виде электродинамическаго или электронного датчиков) связанного с двигателем, например, посредством шестерен, цепной или какой— либо другой передачи. Исполнительный элемент, связывающий датчик с регулируемым элементом-роликом фрикционного тороваго вариатора, выполнен в виде тяги, хотя может быть выполнен в виде следящего электромагнитного устройства типа соленоида. Предлагаемый привод оснащен одноступенчатым гестеренчатым редуктором, установленным в расточке корпуса транспортного средства с возможностью поворота его на 180 вокруг оси, совпадающей с серединой межцентровсго расстояния вышеупомянутого редуктора. Передаточное1 число редуктора равно i у — > где n> = 1000

)Щ1п об/мин, à п2 = 540 об/мин, обороты хваставика ВОМ, т.е. путем поворота редуктора в расточке корпуса можно получить числа

1776584 оборотов хвостовика, требуемые ГОСТ. Хвостовик выполнен комбинированным. Один его конец оснащен шлицами, соответствующими шлицам присоединительных элементов сельскохозяйственных машин, работающих на оборотах, равных 540 об/мин, а другой — шлицами, соответствующими шлицам присоединительных элементов машин, работающих на оборотах, равных 1000 об/мин. Ступицы шестерен редуктора оснащены отверстиями с ответными шлицами, в которые вставляются концы хвостовика, соответствующие необходимому скоростному режиму работы ВОМ.

Наличие в предлагаемом техническом решении отличительных признаков в сравнении с прототипом свидетельствует o его соответствии критерию "новизна". Сопоставительный анализ отличительных признаков предлагаемого технического решения, проведенный по имеющейся патентной и научно-технической литературе, показал, что большинство из них не встречается в известных источниках. Исключение составляет признак "привод независимого BOM оснащен поворотным шестеренчатым редуктором с передаточным числом, равным

i = м —,где п1 = 1000 об/мин — число оборо п

П2 тов хвостовика независимого BOM на первом скоростном режиме (в соответствии с

ГОСТ) 540 об/мин, число оборотов хвостовика независимого BOM на втором скоростном режиме (в соответствии с ГОСТ) и переставляемым комбинированным хвостовиком, концы которого оснащены шлицами, соответствующими шлицам соединительных элементов сельскохозяйственных машин, работающих на первом и втором скоростном режимах, а ступицы шестерен редуктора оснащены отверстиями с ответными шлицами, в которые вставляются концы хвостовика, соответствующие необходимому режиму работы BOM.

Однако этот признак позволяет предлагаемому устройству проявить новое свойство, а именно, уменьшить диапазон регулирования привода и тем самым уменьшить размеры фрикционного торового saриатора. Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию привода независимого ВОМ транспортного средства, уменьшить его габариты и материалоемкость, расширить сферу его применения, повысить его надежность и безопасность, что

55 говорит о его соответствии критерию "положительный эффект". Изобретение поясняется чертежами.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого привода независимого вала отбора мощности транспортного средства при работе на односкоростном режиме с числом оборотов хвостовика п1 - 1000 об/мин; на фиг. 2 — то же, но при работе на двухскоростном режиме с числом оборотов хвостовика ng = 540 об/мин. требованиями ГОСТ.

В корпусе 1 трансмиссии транспортного средства установлены находящиеся в зацеплении друг с другом шестерни 2,3 и 4.

Шестерня 2 связана с двигателем 5 транспортного средства, а шестерня 3 с валом 6 независимого привода ВОМ, который выполнен разрезным. На валу 6 привода установлены ведущая 7 и ведомая 8 чашки фрикционного торового вариатора, связанные друг с другом роликом 9, являющимся регулируемым элементом вышеупомянутого вариатора, посредством перемещения которого по рабочим поверхностям 10 чашек 7 и 8 осуществляется изменение передаточного отношения вариатора. Ролик 9 установлен с возможностью вращения на оси 11. закрепленной в корпусе 1 на шарнире 12, вокруг которого осуществляется поворот оси 11 совместно с роликом 9 при изменении передаточного отношения вариатора. Противоположный ролику 9 конец оси 11, посредством тяги 13, являющейся исполнительным элементом, соединен с центробежным датчиком 14 устройства для автоматического поддержания заданной частоты вращения ВОМ, приводимым во вращение посредством шестерен 4, которая через шестерню 2 связана с двигателем 5 транспортного средства.

В расточке 15 корпуса 1 трансмиссии транспортного средства размещен одноступенчатый шестеренчатый редуктор 16 с передаточным числом равным

l = = 540 =1,36, где n> = 1000 об/мин, 1000 п а п2= 540 об/мин обороты хвостовика ВОМ, требуемые по ГОСТ, оснащенный комбинированным хвостовиком 17, выполненным двухсторонним. Один его конец 18 оснащен шлицами, соответствующими шлицам присоединительных элементов сельскохозяйственных машин, работающих на оборотах равных 54, об/мин, а другой, 19 шлицами, соответствующими шлицам присоединительных элементов машин, работающих на оборотах, равных 1000 об/мин. Ступицы шестерен 20 и 21 редуктора 16 оснащены отверстиями с ответными шлицами, в кото; рые вставляются концы 18 и 19 хвостовика

1776584

=735 06/мин, 45

17 в соответствии с необходимым скоростным режимом работы ВОМ и зубчатыми венцами 22, соединенными поочередно с зубчатым венцом 23 вала 6 посредством зубчатой втулки 24.

Редуктор 16 установлен в расточке 15 корпуса 1 с возможностью поворота его на

180 вокруг оси, совпадающей с серединой межцектрового расстояния посредством чего и осуществляется переход с одного скоростного режима на другой.

Для остановки хвостовика 17 ВОМ во время работы транспортного средства с независимым приводом ВОМ, а также обеспечения синхронного привода вышеупомянутого хвостовика 17 ВОМ на валу 6 устаковлены управляемая фрикционная муфта 25 и скользящая шестерня 26, вводимая в зацепление, в случае перехода

В0М на синхронный привод, с шестерней

27, соединенной с осью ведущих колес.

Устройство работает следующим образом.

Скоростной режим двигателя транспортного средства (на регуляторной или частичных характеристиках) задается оператором обычным способом с помощью акселератора, либо рычага управления подачей топлива. Мощность от двигателя 5 через шестерни 2 и 3 передается валу 6 и установленкой на нем ведущей чашке 7 фрикционного торового вариатора, через ролик 9 ведомой чашке 8 (ролик 9 контактирует с рабочими поверхностями 10 чашек 7 и 8) и далее через управляемую фрикционную муфту 25, зубчатые венцы 23 и 22, зубчатую втулку 24, шестерни 20 и 21 поворотного редуктора 16, хвостовику 17, При работе транспортного средства с номинальным числом оборотов двигателя получение требуемых по ГОСТ оборотов хвостовика 17 ВОМ на первом скоростном режиме (обороты хвостовика 1000 об!мин) обеспечивается соответствующим передаточным отношением шестерен 2 и 3 и передаточным отношением поворотного редуктора, в котором ведущей является шестерня 21, а ведомой шестерня 20 (см,фиг.1).

При этом передаточное отношение фрикционного торового вариатора равно 1, т.е. ролик 9 контактирует с чашками 7 и 8 на одинаковых радиусах. Откуда п1 = 1000

Пдв об/мин—

l3,2 20,21 где b,г — пеоедаточкое отношение шестерен

2 и 3, равное i20,21 — передаточное отношение шестерен 20 и 32, равкое

Его 1

b0,21= Е

21 /П1

Пг

Z20 — число зубьев шестерен 20;

221 — число зубьев шестерен 21.

На втором скоростном режиме (обороты хвостовика - 540 об/мин) требуемые обороты хвостовика 17 обеспечиваются тем же передаточным отношением шестерен 2 и 3 и передаточным отношением поворотного редуктора, в котором ведущей является шестерня 20, а ведомой шестерня 21, что достигается поворотом редуктора 16 в расточке 15 корпуса 1) (см.фиг.2).

При этом пг - 540 об/мин . 121,20, пдв

1з,г

Z21 /й1 где 121,20 = — = $ —, а передаточное отноЕ20 п2 шение фрикциокного торового вариатора, как и на первом скоростном режиме равно 1.

Отсюда следует, вывод, что для получения требуемых ГОСТ оборотов хвостовика

17 ВЛМ вал 6 или его часть связанная с ведомой чашкой 8 фрикционного торового вариатора должна вращаться вне зависимости от оборотов двигателя с постоянным числом оборотов, равным 540 об/мин, п1 1000.

Пг

= 540 об/мин 1,3б= ——

1,36 где 1/ЧбОО = 1 36

f 540

Это число оборотов и поддерживается в предлагаемом устройстве посредством торового фрикционкого вариатора и центробежного датчика 14, соединенного исполнительным элементом — тягой 13 с осью 11 регулируемого элемента — ролика 9 вариатора. А поскольку в процессе работы транспортного средства на различных обороты его двигателя изменяются в пределах до 40 (см.описание изобретения по à.с.

СССР bh 747746, 1 колонка, 1 абзац сверху), то диапазон регулирования (передаточное число) фрикционного торового вариатора должно быть равным либо 1,4 при уменьшении оборотов двигателя, либо 0,714 при их увеличении. В устройстве принятом за прототип, эти значения равны соответственно

2,6 и 0,384, т..е. почти в два раза больше, Поддержание частоты вращения хвостовика 17 BOM в соответствии с требованиями ГОСТ осуществляется посредством центробежного датчика 14, связанного тягой 13 с осью 11 ролика 9 фрикционного торового вариатора и получающего вращение через шестерни 2 и 4 от двигателя 5, При работе транспортного средства с оборотами двигателя равными номинальным грузы

1776584

12 центробежного датчика 14 под действием центробежной силы расходятся на такой угол, что посредством рейки 13 и оси 11 удерживают ролик 9 в таком положении относительно чашей 7 и 0, при котором отношение фрикционного торового вариатора равно 1. При уменьшении или увеличении оборотов двигателя, связанных с изменением нагрузки или режима работы двигателя угол расхождения грузов изменятся. При этом грузы перемещают рейку 13, которая поворачивает ось 11, вокруг шарнира 12 и тем самым, изменяя положение ролика 9 относительно ведущей 7 и ведомой 8 чашей, изменяет передаточное отношение вариатора, уменьшая или увеличивая число оборотов ведомой чашки G,до необходимой постоянной величины, обеспечивающей получение на хвостовике 17 BOM постоянных чисел оборотов в соответствии с требаванием ГОСТ.

В сравнении с прототипом предлагаемый привод независимого вала отбора мощности обладает следующими преимуществами: а) значительно упрощается конструкция, в которой нет необходимости использовать такие сложные и дорогостоящие узлы как гидронасос, гидромотор, гидравлический сервомотор, гидрораспределитель и ряд других; б) расширяется сфера применения привода, который может быть использован в транспортном средстве с любым видом трансмиссии, как механическим, так и гидравлическим; в) повышается коэффициент полезного действия привода, в котором потери не превышают 10 (, (2 — потери в шестернях 2 и

3, 2 j, — в шестеренчатом поворотном редукторе, 2-3 — во фрикционном торовом вариаторе);

5 г) уменьшается диапазон регулирования, что в свою очередь уменьшает и габариты привода; д) привод более надежен и безопасен.

10 Формула изобретения

1. Привод независимого вала отбора мощности транспортного средства, содержащий регулируемую силовую связь между двигателем и хвостовиком вала отбора мощ15 ности и автоматическое регулировочное устройство для постоянной частоты вращения хвостовика,отличающийся тем,что, с целью повышения эффективности работы транспортного средства, силовая связь

20 между двигателем и хвостовиком BOM выполнена в виде фрикционного торового вариатора, а автоматическое регулировочное устройство для установки постоянной частоты вращения хвостовика связано с двигате25 лем транспортного средства и регулируемым элементом фрикционного торового вариатора посредством исполнительного элемента.

30 2, Привод по и 1, отличающийся тем, что автоматическое регулировочное устройство для установки частоты вращенйя хвостовика выполнено в виде центробежного датчика, связанного с двигателем и регу35 лируемым элементом фрикционного торового вариатора посредством исполнительного элемента, выполненного в виде тяги.

1776584

Составитель C. Беганский

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Заказ 4095 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101