НАТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 1997 года по МПК F16H7/12 

Изобретение относится к передачам гибкой связью, применяемым в машиностроении, в частности на зерноуборочных комбайнах, в которых двигатель с ведущим шкивом или вал ведущего шкива, являющийся одновременно ведомым валом другого привода, неподвижно установлены относительно вала ведомого шкива.

Известными техническими решениями являются натяжные устройства, установленные на ременных передачах в комбайнах СК-5 "Нива" и СК-6 "Колос" [1] содержащие натяжной ролик, шарнирно смонтированный на оси, неподвижно установленный в рычаге, механизм регулировки натяжения ремня: винтовую тягу, сектор с болтом крепления рычага. Расчетное рабочее натяжение ремней в этих решениях осуществляется с помощью механизмов регулировки натяжения.

Недостатками указанных выше устройств является уменьшение расчетного рабочего натяжения ремня при его вытяжке в процессе эксплуатации и, как следствие, необходимость в проведении своевременной регулировки натяжения во время работы комбайна или при очередном техобслуживании. Эти недостатки, в конечном итоге, отрицательно сказываются на долговечности ремня и сезонной наработке комбайна. Последнее обусловлено снижением КПД передачи и затратами времени на регулировку натяжения во время работы комбайна.

В натяжном устройстве для передач с гибкой связью Н.И. Хабрата [2] содержащем двуплечий рычаг, натяжной ролик, пружину, гибкую связь, обеспечивается при вытяжке ремня рост усилия в натяжном ролике, обусловленный увеличением плеча воздействия пружины. Однако из-за низкой чувствительности механизма на изменения усилия в натяжном ролике при постоянном натяжении ремня этого роста окажется недостаточно для сохранения при вытяжке ремня начального расчетного рабочего натяжения его. Это вызвано тем, что длина дуги перемещения оси натяжного ролика в несколько раз больше дуги подобного перемещения точки касания гибкой ленты на профилирующей направляющей, взятой, например, в начальном положении механизма, так как радиус поворота первой значительно (в несколько раз) больше радиуса поворота второй. Это приведет к тому, что угол обхвата натяжного ролика ремнем, а с ним и величина усилия в ролике, необходимая для соблюдения указанного выше условия, будут в процессе вытяжки ремня расти интенсивнее, чем плечо воздействия пружины и, как следствие, натяжение ремня по мере его вытяжки будет изменяться от величины, равной начальному расчетному рабочему натяжению до величины меньшей этого натяжения. При этом, больше будет допустимая вытяжка ремня, тем больше будет разница между ними, а возможность сохранения начального расчетного рабочего натяжения ремня при вытяжке его в процессе эксплуатации исключается.

Наиболее близким технологическими решением является натяжное устройство привода гидронасоса ходовой части комбайнов "Дон". Оно содержит ведущий и ведомый шкивы, неподвижно установленный относительно вала ведомого шкифа двигатель, натяжной ролик с рычагом, пружину с механизмом регулировки, раму машины, на которой шарнирно установлены рычаг и один конец пружины, шарнирно смонтированной другим концом на рычаге, ремень, установленный на ведущем и ведомом шкивах и натяжном ролике. Первоначальное расчетное рабочее натяжение ремня осуществляется с помощью пружины и ее механизма регулировки.

Характерной особенностью кинематики механизма в конечном его положении (при полной вытяжке ремня) и заданном начальном (при новом ремне и известном направлении оси пружины) является ограничение величины плеча воздействия пружины на натяжной ролик (плечо пружины) величиной угла поворота рычага натяжного ролика и неизменяемостью в радиальном направлении длины звена от точки крепления рычага на раме до точки крепления пружины на рычаге, величины которых, в свою очередь, взаимно связаны величиной заданной вытяжки ремня.

В процессе вытяжки ремня в устройстве происходит одновременное уменьшение усиления в пружине и увеличение ее плеча, что, в конечном итоге, поваляет обеспечить при эксплуатации при вытяжке ремня определенную величину его натяжения.

Недостатком данного устройства, принятого за прототип является то, что это натяжение меньше начального расчетного рабочего и по мере вытяжки ремня оно все время уменьшается, что вызывает необходимость в проведении своевременной регулировки натяжения ремня во время работы комбайна или при очередном его техобслуживании.

Указанное выше уменьшение натяжения ремня относительно начального расчетного рабочего натяжения обусловлено кинематикой устройства, обеспечивает увеличение плеча пружины при вытяжке ремня в меньшей степени, чем увеличение угла обхвата ролика ремнем. Это приводит к тому, что воздействие пружины на ролик, при вытяжке ремня растет в меньшей степени, чем ролика на ремень. Эти недостатки в конечном итоге отрицательно сказываются на долговечности ремня и КПД передачи.

Целью предлагаемого изобретения является повышение долговечности ремня и предотвращение снижения КПД передачи за счет обеспечения автоматического сохранения начального расчетного рабочего натяжения ремня.

Цель достигается тем, что рычаг выполнен двуплечим, на втором плече его, выполняющем роль кулисы, с возможностью перемещения вдоль нее установлен ползун, шарнирно соединенный с пружиной и регулируемый по длине коромыслом, шарнирно установленным другим концом на раме машины, при этом центры шарнирного соединения пружины и коромысла на ползуне выполнены в одной точке. Это дает возможность при вытяжке ремня в процессе эксплуатации, с одной стороны, поворачиваться ползун вокруг точки установки коромысла на раме машины по радиусу равному длине коромысла и, с другой стороны, перемещаться ползуну вдоль кулисы двуплечего рычага вниз от точки крепления этого рычага к раме. Тем самым расстояние между осью поворота рычага и ползуном увеличивается. Это ведет, с одной стороны, к уменьшению расстояния между точками крепления пружины на рычаге и на раме машины, т.е. к уменьшению усилия растяжения пружины, а, с другой стороны к увеличению расстояния от линии действия этого усилия до точки поворота двуплечего рычага, что позволяет варьировать величину момента от усилия пружины при полной вытяжке ремня в сравнении с момента от усилия пружины при начальном расчетном натяжении ремня, т.е. делать этот момент больше или меньше расчетного. Это, в свою очередь, дает возможность в конкретном положении натяжного ролика обеспечивать по величене такой момент от усилия пружины, которой уравновешивается моментом от усилия натяжного ролика на ремень, а последний определяется величиной начального расчетного натяжения ремня.

Конкретное положение ролика в пределах его хода берется несколько раз, чтобы обеспечить указанное выше соотношение моментов в любом положении натяжного ролика, т.е. чтобы создать такую уравновешенную систему сил, при которой в любое положении натяжного ролика натяжение ремня равняется начальному расчетному натяжению, а следовательно, при вытяжке ремня в процессе эксплуатации обеспечивается автоматическое сохранение первоначального расчетного рабочего натяжения. Это, в конечном итоге, повысит долговечность ремня и предотвращение КПД передачи, что в свою очередь повысит сезонную наработку комбайна, т.к. исключить затраты времени на регулировку натяжения, проводимую в процессе эксплуатации и сократит время регулировки натяжного при техобслуживании.

На чертеже изображена схема натяжного устройства. Сплошными линиями показано первоначальное положение механизма 1, и штрихпунктирными линиями с двумя точками положение механизма при полной вытяжке ремня (конечное положение II).

Натяжное устройство содержит ведущий I и ведомый 2 шкивы, двигателя 3, на валу которого смонтирован ведущий шкив I, неподвижно установленный относительно вала ведомого шкива 2, натяжной ролик 4 с двуплечим рычагом 5, пружину 6 с механизмом ее регулировки 7, раму машины 8, на которой шарнирно установлены в точках 9, 10 и 11 соответственно рычаг 5, пружина 6 и коромысло 12 с его механизмом регулировки 13. Кроме того, устройство содержит ремень 14, ползун 15, расположенный на кулисе 16 двуплечего рычага 5 с возможностью перемещения вдоль нее. Ползун 15 шарнирно соединен с пружиной 6 и коромыслом 12 в одной точке 17.

Натяжное устройство работает следующим образом.

Начальное натяжное ремня 14 достигается усилием пружины 6 с помощью механизма регулировки 7. Регулировку натяжения необходимо проводить до тех пор, пока натяжение в ремне не станет равным расчетному рабочему натяжению S₀. При этом ползун 15 окажется на кулисе 16 в точке 17. Это положение ползуна 15 затем фиксируется коромыслом 12 с помощью механизма 13, регулирующего его длину, т.е. расстояние между точками 17 и 11.

При вытяжке ремня 14 величина его натяжения S₀ уменьшается, а с нею уменьшается и величина результирующей от S₀ силы RI давление ролика 4 на ремень 14, определяемого в начале положении устройства 1 из условия, что натяжение ремня 14 равно S₀. Под действием усилия пружины 6 натяжной ролик 4 вместе с двуплечим рычагом 5 и его кулисой 16 повернется относительно точки 9 на некоторый угол в его сторону, противоположную направлению вращение часовой стрелки.

Расстояние между точками 17 и 10 установки пружины 6 на раме машины 8 и кулисе 16 уменьшится, ползун 15 начнет перемещаться по кулисе 16 уменьшится, ползун 15 начнет перемещаться по кулисе 16 в плоскости чертежа вниз, увеличивая своим перемещением расстояния между точками 17 и 9. Так как ползун 15 шарнирно связан с пружиной 6 и коромыслом 12 в одной точке 17, то перемещение 15 по кулисе 16 осуществляется с одновременным поворотом ползуна 15 относительно точки 11 по радиусу, равному длине коромысла 12, т.е. равному расстоянию между точками 17 и 11.

Перемещение ползуна 15 по кулисе 16 происходит до тех пор, пока ремень 14 согласно техническим условиям на него полностью не вытянется. В этом случае механизм займет конечное положение 11, а точку 17 ползун 15 с коромыслом 12 и пружиной 6 переместится в точку 17^'.

Равновесие системы в начальном I и конечном II положениях механизма определяется соответствующим им равенством моментов, т. е. R_I•a_I F_прI•b_I R_II•a_II F_прII•b_II,
где R_I и R_II давление ролика 4 на ремень 14, определяемое из условия натяжения усилием, равным S₀ соответственное в 1 и 2 положение механизма; a_I и a_II расстояние от линии действия давления RI и RII до точки 9 соответственно в I и II положениях механизма; F_прI и F_прII усилие пружины соответственно в I и II положениях механизма; b_I и b_II расстояние от линии действия пружины F_прI и F_прII до точки 9 соответственно в I и II положения механизма (см. фиг.1).

Поворот рычага 5 относительно точки 9, обусловленный вытяжкой ремня 14, ведет по сравнению с начальным положением механизма 1 к уменьшению угла обхвата ремня 14 на ведущем 1 и ведомом 2 шкивах и к увеличению угла обхвата на натяжном ролике 4. Это увеличивает давление ролика 4 на ремень 14. Одновременно расстояние между точками 17 и 10 уменьшается, а между точками 17 и 9 увеличивается, что ведет к уменьшению усилия растяжения пружины 6 и увеличению расстояния от линии действия этого усилия до точки 9.

Следовательно RI<RII, усилие F_прI>F_прII, а расстояние b_I<d_II.

Таким образом, для сохранения величины натяжения ремня равной S₀ в конечном положении механизм 2 необходимо соответствующим образом подобрать расстояние bII. Что касается расстояний a_I и a_II, то соответствующий выбор положения точки 9 относительно центров ролика 4 в положениях механизма I и II практически исключает обусловленное разностью значений a_I и a_II изменение левой части указанных равенство относительно друг друга.

Вышеописанный подбор расстояния b_II на схеме передачи легко осуществим, так как особенностью кинематики предлагаемого устройства является выполнение точки 17 крепления пружины 6 на кулисе 16 подвижной в радиальном направлении от1носительно точки 9 крепления рычага 5 на раме машины 8. Это исключается ограничения в выборе величины расстояния b_II (плеча пружины), т.е. выбор этой величины не зависит ни от угла поворота двуплечего рычага 5, ни от длины звена, взятого от точки 9 до точки 17. Это дает возможность, конструктивно задавшись начальным и конечным положениями двуплечего рычага 5, выбрать на нем на любом расчетном по величине расстоянии точку 17^'. Следует отметить, что таким же способом определяется и положение точки 17.

Практически подбор расстояние b_II осуществляется следующим образом. После выбора кинематической схемы привода (относительно установки валов ведущего 1 и ведомого 2 шкивов, натяжного ролика 4 и точки 9 на раме машины 8) и выбора типа ремня определяются величины моментов R_I•a_I и R_II•a_II (исходя из кинематики механизма и значения S₀ для подобранного ремня). По величине первого момента подбирается пружина с силой при рабочей деформации F_II F_прI и расстояние b_I, а с ним и положение точки 17.

По величине второго момента с учетом характеристики подобранной пружины определяется F_прI расстояние b_II и положение точки 17^'. По точкам 17 и 17^', исходя из конструктивных особенностей машины определяют положение точкой 11. Если полученная таким способом схема передачи по тем или иным параметрам не будет соответствовать техническим возможностями машины, выбор схемы необходимо повторить, изменив соответствующим образом один или несколько ее параметров (число рабочих витков пружины, ее усилие, расстояние b_I и т.д.).

Подбор конечного положения механизма II из условия обеспечения в нем натяжения ремня по величине, равной S₀, способом, указанным выше (т.е. подбором b_II) позволит в крайних положениях механизма I и II создать натяжение ремня, одинаковое по величине и равное начальному расчетному рабочему натяжению. Это, в свою очередь, дает возможность сохранить величины этого натяжения и в промежуточных точках, т.е. в конечном итоге позволит обеспечить при вытяжке ремня в процессе эксплуатации автоматическое сохранение первоначального расчетного рабочего натяжения ремня. Тем самым увеличится долговечность ремня и будет предотвращено снижение КПД передачи.

Предлагаемое устройство может быть использовано также в передачах, в которых вал ведущего шкива, являющийся одновременно ведомым валом другого привода, неподвижно установлен относительно вала ведомого шкива.

Следует отметить, что предлагаемое устройство может быть использовано и как средство для контроля величины вытяжки ремня. Для этого необходимо на поверхности кулисы 16 вдоль нее по ходу перемещения ползуна 15 нанести деления, отмечающие величину вытяжки ремня, когда точка 17 ползуна 15 совпадет с соответствующим делением. Это позволит механизатору или оператору визуально без соответствующих замеров определять величину вытяжки ремня, а при установке на метке, соответствующей полной вытяжке ремня, конечного выключателя можно с помощью звукового или светового сигнала смонтированного в кабине комбайна (машины) автоматизировать контроль полной вытяжки ремня.

Использование: машиностроение, приводы рабочих органов различных машин и механизмов. Сущность изобретения: натяжное устройство содержит ведущий и ведомый шкивы. Двуплечий рычаг с расположенным на одном его плече натяжным роликом шарнирно закреплен на раме машины. Пружина с механизмом регулировки одним концом шарнирно закреплена на раме машины, а другим шарнирно связана с рычагом. На втором плече рычага с возможностью перемещения вдоль плеча установлен ползун, шарнирно соединенным с пружиной и регулируемым по длине коромыслом, шарнирно закрепленным другим концом на раме машины. Центр шарнирных соединений пружины и коромысла с ползуном размещены в одной точке. 1 ил.

Натяжное устройство ременной передачи, содержащее ведущий и ведомый шкивы, неподвижно установленный относительно оси вала ведомого шкива двигатель, шарнирно закрепленный на раме машины рычаг с натяжным роликом, охваченным ремнем, пружину с механизмом регулировки, одним концом шарнирно закрепленную на раме машины, а другим шарнирно связанную с рычагом, отличающееся тем, что рычаг выполнен двуплечим, на втором плече которого с возможностью перемещения вдоль плеча установлен ползун, шарнирно соединенный с пружиной и регулируемым по длине коромыслом, шарнирно закрепленным другим концом на раме машины, а центры шарнирных соединений пружины и коромысла с ползуном размещены в одной точке.