РЕВЕРС-РЕДУКТОР Российский патент 1994 года по МПК F16H3/08 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано на водном транспорте для установки в силовой передаче судна и предназначено для:
- разъединения вала двигателя от валопровода судна;
- изменения направления вращения вала гребного винта при сохранении направления вращения вала двигателя;
- согласования частоты вращения вала двигателя с частотой вращения гребного винта;
- передачи полной мощности двигателя на гребной винт независимо от направления его вращения.

Известен реверс-редуктор дизеля ЗД12 [1] , объединяющий в себе одноступенчатый шестеренчатый редуктор и сухую, непостоянно замкнутую реверсивную фрикционную муфту сцепления, установленные в общем корпусе.

Недостатки данного реверс-редуктора:
- использование рычажно-пружинного механизма для управления муфтой сцепления, который сложен в изготовлении, не долговечен в работе, не обеспечивает компенсацию износа дисков трения, имеет большую номенклатуру деталей и при включении требует усилия на рычаг около 40 кгс;
- конструкция системы смазки передних подшипников ведущих валов не обеспечивает требуемого качества смазки и исключает возможность контроля поступления консистентной смазки к подшипникам во время ТО, что приводит к преждевременному выходу подшипников и других деталей реверс-редуктора из строя;
- конструкция места подсоединения реверс-редуктора обеспечивает только жесткое сочленение и только с дизелем типа ЗД12.

Известен реверс-редуктор NFB фирмы "PONT-A-MOUSSON" (Франция) (французский проспект "INVERSEUR-REDUCTEUR"), объединяющий в общем корпусе зубчатую передачу и две гидроуправляемые многодисковые муфты сцепления, смонтированные на ведущем и распределительном валах.

Недостатки данного реверс-редуктора:
- используемая схема с тремя параллельными валами и наличие двух раздельных гидроуправляемых муфт приводит к увеличению номенклатуры деталей и габарита реверс-редуктора по ширине;
- наличие двух параллельно расположенных гидроуправляемых муфт ограничивает наружный диаметр дисков трения, в связи с чем для передачи данной мощности требуется большее количество дисков, что усложняет подвод масла к поверхности трения дисков для смазки и охлаждения;
- установка охладителя масла отдельным агрегатом в верхней части реверс-редуктора значительно увеличивает его размер по высоте;
- для использования с дизелями правого и левого вращения применяются два исполнения реверс-редуктора, имеющие не взаимозаменяемые окончательно изготовленные детали (корпус реверс-редуктора, крышка, трубопровод), что делает невозможным переоборудование реверс-редуктора одного исполнения в другое в эксплуатации.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому решению является принимаемый за прототип реверс-редуктор ВСР-6 фирмы "Шкода" (ЧССР) [2] , объединяющий в себе шестеренчатый редуктор и две соосные гидроуправляемые муфты сцепления, установленные в разъемном корпусе.

Недостатки данного реверс-редуктора - установка ведущих шестерен на ведущий вал выполнена на подшипниках скольжения в связи с чем:
- усилие, возникающее в зубчатой передаче воспринимается ведущим валом;
- качество зацепления шестерен зависит от точности вращения ведущего вала;
- значительно увеличиваются габаритные размеры и вес реверс-редуктора;
- возникает необходимость раздельного подвода смазки к подшипникам скольжения шестерен и к муфтам сцепления по трем параллельным сверлениям глубиной до 1000 мм, выполненным в ведущем валу, что значительно увеличивает трудоемкость изготовления вала и уменьшает площадь его поперечного сечения;
- наличие двух систем маслоснабжения усложняет конструкцию в целом и увеличивает номенклатуру деталей (большое количество трубопроводов, двух редукционных клапанов и др. ).

Требуется маслонасос повышенной производительности, на привод которого необходимо затрачивать большую мощность двигателя.

Верхнее расположение маслонасоса снижает надежность его работы в случае разгерметизации всасывающего трубопровода.

Для обеспечения сборки корпус реверс-редуктора состоит из трех частей, которые необходимо обрабатывать и применять в дальнейшем только совместно. Это ведет к увеличению трудоемкости изготовления, веса и габаритов. В реверсивной гидроуправляемой муфте использованы устройства для отвода масла из-под поршневого пространства с большой номенклатурой деталей.

Цель изобретения - упрощение конструкции, снижение веса, повышение надежности, обеспечение компактности.

Цель достигается за счет снабжения реверс-редуктора, содержащего корпус с масляной ванной, расположенные в корпусе ведущий и ведомый валы, редуктор с прямым и реверсивным рядами шестерен постоянного зацепления, установленные на ведущем вале две соосные гидроуправляемые муфты сцепления, шестеренчатый масляный насос, масляный фильтр и охладитель масла, ступицей установленной на ведущем валу, распорной втулкой, установленной на последнем с радиальным зазором и взаимодействующей со ступицей, двумя крышками, в одной из которых выполнен масляный насос, устройствами для сброса масла из-под нажимных дисков гидроуправляемых муфт сцепления, выполненными в виде плунжеров, размещенных в ступице, и установленной на ведомом валу с возможностью относительного вращения промежуточной шестерней привода масляного насоса, кинематически связанной с последним и ведущим валом, в корпусе выполнены две расточки, симметрично расположенные относительно оси промежуточной шестерни привода масляного насоса. Крышки расположены в расточках таким образом, что масляный насос размещен в масляной ванне. Ведущие шестерни прямого и реверсивного рядов шестерен установлены на подшипниках качения в дополнительных расточках корпуса. Гидроуправляемые муфты установлены с возможностью взаимодействия со ступицей и с соответствующим рядом шестерен. Радиальный зазор распорной втулки использован для подвода масла к муфте, взаимодействующей с прямым рядом шестерен.

Совокупность существенных признаков изобретения достаточна и необходима для достижения технического результата.

На фиг. 1 показана кинематическая схема реверс-редуктора; на фиг. 2 - реверс-редуктор, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - узел I на фиг. 2.

Реверс-редуктор содержит корпус 1 с масляной ванной, расположенные в корпусе 1 ведущий 2 и ведомый 3 валы. На ведущем валу 2 закреплена через распорную втулку 4 ступица 5. Распорная втулка 4 установлена на ведущем валу 2 с радиальным зазором и взаимодействует со ступицей 5, в которой установлены нажимной диск 6 гидроуправляемой муфты, прямой и нажимной диск 7 гидроуправляемой муфты реверсивной передачи редуктора.

Гидроуправляемые муфты установлены с возможностью взаимодействия со ступицей 5 и с соответствующим рядом шестерен, а радиальный зазор распорной втулки 4 использован для подвода масла к муфте, взаимодействующей с прямым рядом шестерен.

Ступица 5 имеет устройства для сброса масла из-под нажимных дисков 6 и 7, выполненное в виде плунжеров 8. На ступице 5 закреплены ведущие барабаны 9, установленные в них ведущими дисками трения 10, упорный диск 11 с ведущей шестерней 12 привода маслонасоса 13 и упорный диск 14.

В дополнительных расточках корпуса 1 установлены на подшипниках качения ведущая шестерня прямого 15 с закрепленной на ней ведомой ступицей 16 и ведущая шестерня реверсивного 17 с закрепленной на ней ведомой ступицей 18 рядов шестерен. С ведомыми ступицами 16 и 18 входят в зацепление ведомые диски трения 19.

На ведомом валу 3 закреплены ведомая шестерня 20 прямого и ведомая шестерня 21 реверсивного рядов шестерен, а также установлена с возможностью относительного вращения промежуточная шестерня 22 привода масляного насоса 13, кинематически связанная с ведомым и ведущим валами. В корпусе 1 выполнены две расточки, симметрично расположенные относительно оси промежуточной шестерни 22, в которых установлены в масляной ванне крышка 27 и масляный насос 13 с ведомой шестерней 24 привода маслонасоса. В отдельных расточках корпуса 1 установлены промежуточная шестерня 23 реверсивного ряда шестерен, охладитель масла 25, фильтр масляный 26 и редукционный клапан 28. На хвостовик ведущего вала 2 установлена крышка с блоком управления 29, имеющая рычаг 30. Для подвода масла от фильтра масляного 26 к крышке с блоком управления 29 установлен трубопровод 31.

Реверс-редуктор работает следующим образом.

Рычаг 30 крышки с блоком управления 29 находится в нейтральном (вертикальном) положении. Пакеты дисков трения 10, 19 разомкнуты. Крутящий момент от двигателя (не показан) передается через ведущий вал 2 ступице 5, ведущим барабаном 9, упорным дискам 11 и 14. Ведомый вал 3 неподвижен.

Одновременно крутящий момент передается насосу масляному 13 через шестерни 12, 22, 24. Насос масляный 13 всасывает масло из масляной ванны корпуса 1 и прокачивает его через охладитель 25, редукционный клапан 28 обратно в масляную ванну корпуса 1. Редукционный клапан 28 отрегулирован на давление 8. . . 10 кгс/см².

Смазка всех пар трения реверс-редуктора обеспечивает разбрызгивание масла на холостом ходу ведомой шестерней 24 привода маслонасоса 13 и струей масла, выбрасываемой через редукционный клапан 28, а на рабочем ходу - дополнительно разбрызгиванием масла ведомыми шестернями прямого 20 и реверсивного 21 рядов шестерен и через систему жиклеров.

При переводе рычага 30 в положение, соответствующее прямому ходу (крайнее левое положение) насос масляный 13 прокачивает масло через охладитель 25, фильтр масляный 26 и подает его через трубопровод 31 к крышке с блоком управления 29. Заданное давление масла поддерживает редукционный клапан 28.

Через каналы в крышке с блоком управления 29, ведущему валу 2, по радиальному зазору между распорной втулкой 4 и ведущим валом 2 и сверлениям в ступице 5 масло подается под нажимной диск 6 муфты прямого ходя и перемещает его в осевом направлении. При этом нажимной диск 6 муфты прямого хода сжимает пакет дисков трения 10 и 19. Одновременно под действием давления масла плунжер 8 перемещается в осевом направлении вслед за нажимным диском 6 муфты прямого хода и перекрывает отверстие в ступице 5, отсекая утечку масла из-под нажимного диска 6 с муфты прямого хода.

Таким образом, крутящий момент от двигателя (не показан) передается валу 3 через ведущий вал 2, ступицу 5, ведущий барабан 9, сжатый пакет дисков трения 10, 19 муфты прямого хода, ведомую ступицу 16, ведущую 15 и ведомую 20 шестерни прямого ряда шестерен.

При переводе рычага 30 обратно в нейтральное положение отсекается подача масла под нажимной диск 6 муфты прямого хода, одновременно канал подвода масла к последнему соединяется с каналом слива масла в масляную ванну корпуса 1.

Нажимной диск 6 муфты прямого хода под действием пружин 32 перемещается в обратном направлении, одновременно перемещая плунжер 8. Плунжер 8 открывает отверстие в ступице 5, что ускоряет отвод масла и возвращение нажимного диска 6 муфты прямого хода в исходное положение.

Пакет дисков трения 10, 19 муфты прямого хода разжимается. Ведомый вал 3 останавливается.

При переводе рычага 30 в положение, соответствующее заднему ходу (крайнее правое положение), насос масляный 13 прокачивает масло через охладитель 25, масляный фильтр 26 и подает его на трубопровод 31 через каналы в крышке с блоком управления 29 по центральному отверстию в ведущем валу 2 и отверстию в ступице 5 под нажимной диск 7 муфты реверсивного хода.

Дальнейшая работа реверс-редуктора на задний ход аналогична его работе на передний ход.

Таким образом, упрощение конструкции и уменьшение номенклатуры деталей достигается за счет использования ведомого вала в качестве оси промежуточной шестерни привода масляного насоса, применения устройства для сброса масла из-под нажимного диска, состоящего из одной детали - плунжера, выполнения безразъемного корпуса реверс-редуктора, а также за счет установки ведущих шестерен в расточки корпуса на подшипниках качения, что позволяет производить смазку разбрызгиванием.

Снижение веса достигается за счет уменьшения номенклатуры деталей и применения безразъемного малогабаритного корпуса реверс-редуктора.

Повышение надежности обеспечивается за счет установки масляного насоса непосредственно в масляной ванне корпуса реверс-редуктора, что повышает надежность работы масляной системы в целом, одновременно на повышение надежности влияет установка ведущих шестерен на подшипниках качения в расточки корпуса, в результате чего повышается качество зацепления в зубчатой передаче и улучшаются условия работы ведущего вала. Компактность и уменьшение габаритных размеров достигаются за счет применения безразъемного корпуса реверс-редуктора и рационального использования его внутреннего объема для размещения всех необходимых узлов и агрегатов. Долговечность повышается в результате улучшения условий работы зубчатой передачи и ведущего вала, за счет установки ведущих шестерен на подшипниках качения в расточки корпуса реверс-редуктора.

Выполнение реверс-редуктора в виде автономного агрегата с возможностью переоборудования без дополнительных деталей и механической обработки для использования с двигателями противоположного вращения, позволяет применять его с любым типом двигателей.

Внедрение предлагаемого реверс-редуктора взамен применяемого реверс-редуктора дизелей ЗД6, ЗД12 позволит уменьшить расходы на ремонт и запасные части, увеличить ресурс работы, сократить время технического обслуживания, уменьшить расход консистентной смазки, что составит значительный экономический эффект при использовании в народном хозяйстве. (56) 1. Дизели Д12. Руководство по эксплуатации. Барнаул: Полиграфист, с. 105.

2. Гогин А. Ф. Дизели ручных судов. Атлас конструкций. М. : Транспорт, 1973, с. 53-55.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: в реверс-редукторе при нейтральном положении рычага ведомый вал неподвижен. От двигателя крутящий момент через ведущий вал передается ступице, барабанам, упорным дискам и масляному насосу через шестерни. Масляный насос всасывает масло из нижней части корпуса и перекачивает его обратно через охладитель, клапан. Смазка всех пар трения обеспечивается разбрызгиванием и через систему жиклеров. При переводе рычага в положение "передний ход" насос прокачивает масло через охладитель, фильтр, трубопровод к крышке с блоком управления. Через каналы в крышке с блоком управления, ведущем вале по радиальному зазору между распорной втулкой и ведущим валом и сверлением в ступице масло подается под нажимной диск муфты прямого хода и перемещает его в осевом направлении. Одновременно под действием давления масла плунжер перемещается в осевом направлении вслед за нажимным диском и перекрывает отверстие в ступице, отсекая утечку масла из-под нажимного диска. Нажимной диск сжимает пакет дисков трения. В результате крутящий момент от двигателя передается ведомому валу через ведущий вал, ступицу, ведущий барабан, сжатый пакет дисков трения муфты переходного хода, ведомую ступицу, ведущую и ведомую шестерни переднего хода. При возвращении рычага в нейтральное положение отсекается подача масла под нажимной диск. Одновременно канал подвода масла к последнему соединяется с каналом слива масла в масляную ванну корпуса. Нажимной диск под действием пружин перемещается в обратном направлении, одновременно перемещается плунжер. Плунжер открывает отверстие в ступице, что ускоряет отвод масла и возвращение нажимного диска в исходное положение. Пакет дисков трения муфты переднего хода разжимается. Ведомый вал останавливается. При переводе рычага в положение "задний ход" масляный насос подает масло через охладитель, масляный фильтр, трубопровод, каналы в крышке с блоком управления, центральное отверстие в ведущем валу и отверстие в ступице под нажимной диск муфты заднего хода. 5 ил.

РЕВЕРС-РЕДУКТОР , содеpжащий коpпус с масляной ванной, pасположенные в коpпусе ведущий и ведомый валы, pедуктоp с пpямым и pевеpсивным pядами шестеpен постоянного запецления, установленные на ведущем валу две соосные гидpоупpавляемые муфты сцепления, шестеpенчатый масляный насос, масляный фильтp и охладитель масла, отличающийся тем, что, с целью снижения веса, повышения надежности и обеспечения компактности, pедуктоp снабжен ступицей, установленной на ведущем валу, pаспоpной втулкой, установленной на последнем с pадиальным зазоpом и взаимодействующей со ступицей, двумя кpышками, на одной из котоpых закpеплен масляный насос, устpойствами для сбpоса масла из-под нажимных дисков гидpоупpавляемых муфт сцепления, выполненными в виде плунжеpов, pазмещенных в ступице, и установленной на ведомом валу с возможностью относительного вpащения пpомежуточной шестеpней пpивода масляного насоса, кинематически связанной с последним и ведущим валом, в коpпусе выполнены две pасточки, симметpично pасположенные относительно оси пpомежуточной шестеpни пpивода масляного насоса, кpышки pасположены в pасточках таким обpазом, что масляный насос pазмещен в масляной ванне, ведущие шестеpни пpямого и pевеpсивного pядов шестеpен установлены на подшипниках качения в дополнительных pасточках коpпуса, гидpоупpавляемые муфты установлены с возможностью взаимодействия со ступицей и с соответствующим pядом шестеpен, а pадиальный зазоp pаспоpной втулки использован для подвода масла к муфте, взаимодействующей с пpямым pядом шестеpен.