RU2790511C1

RU2790511C1 - V-belt variator

Info

Publication number: RU2790511C1
Application number: RU2022114023A
Authority: RU
Inventors: Михаил Геннадиевич Гранкин; Денис Владимирович Кокорин; Алексей Викторович Мацнев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Комбайновый завод "Ростсельмаш"
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-02-21

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: claimed invention relates to the field of mechanical engineering, and more specifically to the variators. The V-belt variator includes fixed and movable disks with coaxial hubs. A guide in the form of a key is installed between the disks. The movable disk with its hub is movable relative to the fixed disk with its hub along the axis of rotation, is spring-loaded relative to the fixed one and is provided with cams. Discs with hubs, spring, key, cams form a block of disks. There are two rolling bearings each in the fixed disk hub and in the drive pulley. The disk block and the drive pulley are designed to rotate synchronously on the stationary axis of the counter drive. The movable disk through the cams is in contact with the cam clutch from the composition of the drive pulley of the threshing drum.

EFFECT: increase in reliability is achieved.

4 cl, 3 dwg

Description

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.The claimed invention relates to agricultural engineering and can be used in the design of mechanical transmission elements, in particular, as part of a threshing drum drive as a driven variator.

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.Known driven variator combine PCM-142 "Acros" [1. Combine harvester self-propelled PCM-142 "Acros". - Manual. - Rostov-on-Don: Rostselmash Combine Plant LLC, 2016; 2. Patent RU 61004 U1, priority 10.02.2007]. The driven variator consists of mutually spring-loaded fixed and movable disks with coaxial hubs, while the movable disk contains cams, the spring is installed in the cavity of the glass-forming cam clutch fixed on the hub of the fixed disk between the nut and the hub of the movable disk with the possibility of interacting with the cams, while the hub of the movable disk disc is equipped with a bushing made of anti-friction material of dry friction.

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.The disadvantages of the analog are: low reliability of the variator, due to the fact that during operation the movable disk rotates relative to the stationary one, which leads to a short-term belt slip and reduces its resource or leads to its failure; inaccuracy in the manufacture of elements included in the driven variator, as a result of which the contact of the cams with the cam clutch is provided by one of its three teeth, which creates a significant bending moment that negatively affects the threshing drum shaft; lack of dust protection of the sliding surfaces between the hubs of the movable and fixed disks, which reduces the resource of the variator elements and leads to the need for frequent maintenance.

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.Closest to the claimed invention is the driven variator of the RSM-161 combine [Combine harvester self-propelled RSM-161. - Manual. - Rostov-on-Don: Rostselmash Combine Plant LLC, 2017]. The driven variator contains fixed and movable disks with coaxial hubs, while a key-like guide is installed between the coaxial hubs, which ensures synchronous rotation of the disks. The movable disc is spring-loaded relative to the fixed one and is equipped with three cams. Elements of fixed and movable discs with hubs, spring, key and overlays form a block of discs that are able to rotate on the shaft of the counter drive of the threshing drum due to plain bearings installed in the inner part of the fixed disc hub. The movement of the disk unit along the counter drive shaft is limited by a cam clutch fixed on the counter drive shaft with the threshing drum drive pulley installed on it, while the torque is transmitted from the leading variator to the driven disks by means of a belt, and the movable disk acts on the teeth of the cam clutch due to the cams, thereby the shaft of the counter drive with the drive pulley of the threshing drum is thereby driven.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- необходимость частой замены шпонки вследствие ее быстрого изнашивания (уменьшения ресурса ее работы) от воздействия на нее высоких нагрузок за счет малого размера плеча расположения;- the need for frequent replacement of the key due to its rapid wear (reduction of its service life) from the impact of high loads on it due to the small size of the location arm;

- 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;- inaccuracy in the manufacture of elements included in the driven variator, as a result of which the contact of the cams with the cam clutch is provided by one of its three teeth, which creates a large bending moment acting on the shaft of the threshing drum counter drive, as well as increased pressure on the cam;

- отсутствие защиты от пыли поверхностей скольжения между ступицами подвижного и неподвижного дисков, что снижает ресурс элементов вариатора и приводит к необходимости частого его обслуживания;- lack of dust protection of the sliding surfaces between the hubs of the movable and fixed disks, which reduces the resource of the variator elements and leads to the need for frequent maintenance;

- передача крутящего момента через кулачковую муфту и вал контрпривода на приводной шкив молотильного барабана снижает надежность конструкции.- transmission of torque through the cam clutch and the counter drive shaft to the drive pulley of the threshing drum reduces the reliability of the design.

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.The objective of the invention is to increase the transmitted torque without increasing the dimensions of the structure, to reduce critical loads on the structural elements of the driven variator, to increase its resource and to increase reliability during operation.

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.The technical result is achieved by the fact that in the driven variator connected to the leading variator by means of a belt, including fixed and movable disks with coaxial hubs, between which a key-shaped guide is installed, which ensures synchronous rotation of the disks, the movable disk with its hub has the ability to move relative to the fixed disk with its hub along the axis of rotation, while the movable disk is spring-loaded relative to the fixed disk and is equipped with cams, the fixed and movable disks with hubs, the spring, the key, the cams form a block of disks, two rolling bearings are introduced into the composition of the hub of the fixed disk and into the composition of the drive pulley having a cam clutch, the disk block and the drive pulley are made with the ability to rotate synchronously around the stationary axis of the counter drive, while the movable disk through the cams contacts with the cam clutch of the threshing drum drive pulley, which creates additional movement of the drive pulley relative to the disk block and, thereby, sets it in rotational motion. A cover is fixed on the hub of the stationary disk, and a casing is installed pressed against it by a spring, and two rubber rings are installed on the hub of the movable disk, forming a closed cavity in the lubricant. Adjusting plates are installed under the cams, which ensures the same gap between the cam clutch and the cams, while the load on the cam clutch is distributed evenly, which eliminates the impact of critical bending moments on the structural elements.

Установка шпонки на большее плечо между ступицами подвижного и неподвижного дисков позволяет увеличить передаваемый крутящий момент без увеличения габаритов.Installing a key on a larger shoulder between the hubs of the movable and fixed discs allows you to increase the transmitted torque without increasing the dimensions.

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.The use of a casing and rubber rings, ensuring the same gap between the teeth of the cam clutch and the cams of the movable disk using adjusting plates, the transmission of torque due to direct transmission from the cams of the movable disk to the teeth of the cam clutch from the drive pulley of the threshing drum can reduce critical loads on the elements variator and protect the sliding surfaces between the hubs of the movable and fixed disks from dust ingress during operation and, thereby, increase the resource and, in general, increase the reliability of the structure.

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;The invention is illustrated in the drawings: Fig.1 - CVT transmission assembly, left side view; figure 2 - driven variator, section A-A from figure 1; figure 3 - driven variator, view along arrow B from figure 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.The claimed device includes the following structural elements (figure 1 - 3): 1 - leading variator; 2 - belt; 3 - driven variator; 4 - fixed disk with hub 5; 6 - axis of the counter drive; 7 - movable disk with hub 8; 9 - key; 10, 11, 12, 13 - rolling bearings; 14 - spring; 15 - cam; 16 - drive pulley with cam clutch 17; 18 - casing; 19 - cover; 20 - retaining ring; 21, 22 - rubber rings; 23, 24 - nuts; 25 - a block of disks; 26 - closed cavity in the lubricant; 27 - screw; 28 - pin; 29 - bushing; 30 - gap between the cam clutch 17 and the cams 15; 31 - adjusting plates.

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.The inventive driven variator 3 contains a drive pulley 16 with rolling bearings 12, 13 fixed on the axis of the counter drive 6 with a nut 24 to prevent axial movement, and is connected by a V-belt 2 with the leading variator 1. The driven variator 3 contains a movable 7 and a fixed 4 discs with hubs 8 and 5, between which a key 9 is installed, which limits the rotation of the movable disk 7 relative to the fixed 4, while the hub 8 of the movable disk 7 is installed with the ability to move along the hub 5 of the fixed disk 4. A spring 14 and a casing are installed between the movable disk 7 and the cover 19 18, while the cover 19 is fixed with a retaining ring 20 on the hub 8, and the casing 18 is pressed by the spring 14 to the cover 19. Thus, the movable disk 7 is spring-loaded relative to the fixed disk 4, and as an assembly they form a block of disks 25 with bearings installed in the hub 5 rolling 10, 11, fixed from axial movement on the axis of the counter drive 6 with the help of a nut 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.The block of disks 25 and the drive pulley 16 are made with the possibility of rotation around the axis of the counter drive 6, while the specified angle of rotation is provided by the Cam clutch 17 of the drive pulley 16, which is in contact with the cams 15 mounted on the movable disk 7 with the help of pins 28, screws 27 and bushings 29. In this case, the gap 30 between the cam clutch 17 and the cams 15 is ensured by installing the required number of adjusting plates 31 under the cams 15. grease cavity 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.The claimed device works as follows. Through the belt 2 (see figure 1) from the leading variator 1 to the driven variator 3 is transmitted torque. The driven variator 3, in turn, transmits torque to the drive pulley 16. When the torque on the drive pulley 16 increases during operation, the cam clutch 17 comes into interaction with the cams 15 (see Fig.2, 3), which creates an axial force on the movable disk 7 and drives the block of disks 25 (see figure 2). In this case, the disk block 25 and the drive pulley 16 are limited in axial movement by means of rolling bearings 10, 11, 12, 13, fixed on the axis of the counter drive 6 with nuts 23, 24, and jointly rotate relative to the stationary axis of the counter drive 6. In the course of changing the transmitted torque the disk block 25 rotates relative to the drive pulley 16 at an angle proportional to the movement of the cam clutch 17 along the cams 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).Belt 2 slippage is eliminated due to its axial clamping between the movable 7 and fixed 4 disks by the spring 14, the Cam clutch 17 and the cams 15, and their rotation relative to each other by means of the key 9 installed between the hubs 5 and 8, forming a movable connection along the axis counterdrive 6 (see figure 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.Maintaining the same gap 30 (see figure 3) between the Cam clutch 17 and the Cams 15 provide fixation of the drive pulley 16, excluding its rotation. When the disk block 25 is rotated around the axis of the counter drive 6, one of the three cams 15 contacts the cam clutch 17. At the same time, in the place where the second contact between the cam 15 and the cam clutch 17 is broken, the gap 30 is measured and the amount of necessary adjusting plates 26, which are later placed under the cam 15 (see figure 3). During operation, the hub 8 with rubber rings 21, 22 contacts the fixed disk 4 and the casing 18, forming a closed cavity 26 in the lubricant, thereby protecting the sliding surfaces between the hubs 5, 8 and the key 9 from dust.

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.The technical result consists in the fact that the installation of a key on a larger shoulder between the hubs of the movable and fixed disks in the driven variator, a casing with rubber rings, ensuring the same gap between the cam clutch and the cams of the movable disk using adjusting plates, torque transmission due to direct transmission from cams of the movable disk on the teeth of the cam clutch from the composition of the drive pulley of the threshing drum allow you to increase the transmitted torque, reduce critical loads on the elements of the driven variator and protect the sliding surfaces between the hubs of the movable and fixed disks during operation from dust and, thereby, increase the service life and improve the reliability of the design.

Claims

1. V-belt variator, which includes fixed and movable discs with coaxial hubs, between which a key-shaped guide is installed, which ensures synchronous rotation of the discs, while the movable disc with its hub is configured to move relative to the fixed disc with its hub along the axis of rotation , spring-loaded relative to the fixed one and equipped with cams, and the fixed and movable disks with hubs, the spring, the key, the cams form a block of disks, characterized in that two rolling bearings are introduced into it into the hub of the fixed disk and into the drive pulley equipped with a cam clutch , the disc block and the drive pulley are configured to rotate synchronously on the stationary axis of the counter drive, while the movable disc contacts with the cam clutch from the drive pulley of the threshing drum by means of cams, which creates additional movement of the drive pulley relative to the disk block and thereby leads to it into rotation.

2. V-belt variator according to claim 1, characterized in that a cover is fixed on the hub of the stationary disk and a casing is installed, pressed by a spring, two rubber rings installed on the hub of the movable disk form a closed cavity in the lubricant.

3. V-belt variator according to claim 1, characterized in that the adjusting plates are installed under the cams, which ensures the same gap between the cam clutch and the cams.

4. V-belt variator according to claim 1, characterized in that the installation of the key on a larger shoulder between the hubs of the movable and fixed disks provides an increase in the transmitted torque without increasing the dimensions.