СИЛОВОЙ АГРЕГАТ ДОРОЖНОУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1998 года по МПК B60K17/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в дорожно-уборочных машинах.

Эти машины преимущественно базируются на узлах шасси грузовых автомобилей, а мощность на рабочие органы и насосы гидросистем отбирается от коробки передач. Для установки редуктора (коробки) отбора мощности в корпусе коробки передач справа или слева имеются люки, закрытые крышками. Привод отбора мощности осуществляется от шестерни заднего хода.

Известен силовой агрегат подметально-уборочной машины КО-309 (см. справочник: Засов И. А. и др. Машины для ремонта и уборки городских дорог. М: Строийиздат, 1988, ст. 34, рис.11).

В известном устройстве двигатель со сцеплением, коробка передач и редуктор (коробка) отбора мощности связаны в блок за счет неподвижного соединения корпусов друг с другом крепежными деталями. Ведущий и ведомый валы коробки передач соосны с валом двигателя. Редуктор отбора мощности прикреплен сбоку к коробке передач и снабжен ведомыми валами отбора к рабочим органам машины (подметальным щеткам, вентилятору), расположенным в задней части, а также к насосу гидросистемы. Получению требуемого технического результата препятствуют следующие причины. Редуктор отбора мощности, расположенный сбоку от коробки передач, ограничивает отбор мощности количественным уровнем не выше 30 - 35% мощности двигателя в связи с недостаточной нагрузочной способностью шестерни заднего хода - по прочности зубьев и долговечности подшипников. Кроме того, конструкция силового агрегата затрудняет компактное размещение ведомых валов отбора к насосам дополнительных гидросистем, а также не обеспечивает отбор мощности к рабочим органам машины, расположенным в ее передней части.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является силовой агрегат плужно-щеточного снегоочистителя КО-002, принятый за прототип (там же, с.52, рис.23).

В прототипе двигатель, сцепление, коробка передач и редуктор отбора мощности связаны в блок за счет неподвижного соединения их корпусов друг с другом с помощью крепежных деталей.

Ведущий и ведомый валы коробки передач соосны и имеют общую геометрическую ось с коленчатым валом двигателя и сцеплением. Редуктор отбора мощности расположен сбоку относительно коробки передач. Валы всех его передач расположены параллельно общей геометрической оси двигателя и валов коробки передач. Ведущий вал редуктора взаимодействует с шестерней заднего хода коробки передач. Редуктор снабжен ведомыми валами отбора к насосам (водяному и гидросистемы), а также на рабочий орган (щетку), расположенную относительно силового агрегата в задней части машины. К причинам, препятствующим получению требуемого технического результата, относятся следующие. Редуктор отбора мощности, расположенный сбоку от коробки передач, ограничивает отбор количественным уровнем не более 30 - 35% от мощности двигателя в связи с недостаточной нагрузочной способностью шестерни заднего хода коробки передач - по прочности зубьев и долговечности подшипников.

Кроме того, конструкция силового агрегата не располагает к компактному размещению ведомых валов к насосам дополнительных гидросистем и не обеспечивает отбор мощности к рабочим органам машины, расположенным в ее передней части.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание силового агрегата как с повышенным уровнем (до 80%) отбора мощности двигателя, так и с улучшением компоновочных возможностей по размещению дополнительных ведомых валов отбора (например, к насосу вспомогательной гидросистемы), а также с обеспечением отбора мощности к рабочим органам, расположенным в передней части машины.

Изобретение характеризуется тем, что силовой агрегат дорожно-уборочной машины содержит двигатель, сцепление, коробку передач и редуктор отбора мощности. Эти устройства неподвижно связаны друг с другом корпусами с помощью крепежных деталей. Ведущий и ведомый валы коробки передач соосны и имеют общую геометрическую ось с коленчатым валом двигателя и сцеплением. Редуктор отбора мощности располагает ведомыми валами отбора к насосу дополнительной гидросистемы, а также к рабочим органам, расположенным в задней части машины, для чего наружу выведен конец ведомого вала, направленный назад - для взаимодействия с рабочими органами.

В отличие от прототипа, редуктор отбора расположен между сцеплением и коробкой передач, а ось ведущего вала редуктора совпадает с общей геометрической осью валов двигателя, сцепления и коробки передач. Такое расположение редуктора обеспечивает отбор на уровне 80% и выше от мощности двигателя. Для обеспечения функционирования силового агрегата при описанном расположении его компонентов (двигатель, сцепление, редуктор отбора мощности, коробка передач) наружный конец ведущего вала редуктора снабжен цилиндрическим зубчатым венцом для взаимодействия с зубчатым колесом промежуточного вала коробки передач и внутренними зубьями для взаимодействия с муфтой прямой передачи коробки передач. Другой наружный конец ведущего вала редуктора снабжен шлицами для взаимодействия с ведомой частью сцепления. Цапфа на этом конце ведущего вала редуктора служит для взаимодействия с подшипником, установленным в коленчатом валу двигателя. Расположение редуктора отбора мощности между сцеплением и коробкой передач улучшает компоновочные возможности силового агрегата, благодаря чему редуктор снабжен дополнительно ведомым валом отбора к насосу вспомогательной гидросистемы, а ведомый вал отбора к рабочим органам снабжен вторым наружным концом для взаимодействия с рабочими органами, расположенными в передней части машины.

На фиг.1 показана принципиальная схема силового агрегата дорожно-уборочной машины; на фиг.2 - кинематическая схема редуктора отбора мощности в сечении А-А (фиг.1) на фиг.3 - конструкция редуктора отбора мощности в сложном сечении Б-Б (фиг.2)
Силовой агрегат дорожно-уборочной машины (фиг.1) состоит из двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3 и редуктора отбора мощности 4. Корпус 5 двигателя 1 неподвижно с помощью крепежных деталей 6 (например, болтов) связан с корпусом 7 сцепления 2. Аналогично корпус 8 редуктора отбора мощности 4 неподвижно связан как с корпусом 7 сцепления 2, так и с корпусом 9 коробки передач 3.

Таким образом, силовой агрегат представляет собой совокупность (блок) двигателя 1 внутреннего сгорания с трансмиссионными узлами (сцепление 2, коробка передач 3, редуктор отбора мощности 4). Коленчатый вал 10 (фиг.1) двигателя, сцепление 2, ведущий вал 11 редуктора отбора мощности, зубчатый венец 12 на правом конце вала 11, предназначенный для взаимодействия с коробкой передач 3 в роли ее ведущего вала, и ведомый вал 13 коробки передач имеют общую геометрическую ось а-а. Соединение 14 ведомой части 15 сцепления 2 с ведущим валом 11 редуктора - подвижное шлицевое. На валу 11 редуктора неподвижно закреплено зубчатое колесо 16 (фиг.1, 2, 3), через которое осуществляется отбор мощности от двигателя ко всем потребителям. Остальные элементы кинематики редуктора отбора мощности 4 показаны на фиг.2 в разрезе А-А (фиг.1), перпендикулярном общей оси а-а. В центре фиг.2 расположено зубчатое колесо 16 ведущего вала 11 (фиг.1). Точкой B обозначена общая ось а-а (фиг. 1) силового агрегата. С колесом 16 взаимодействует промежуточное зубчатое колесо 17 и блок промежуточных колес 18, 19. С колесом 17 взаимодействует зубчатое колесо 20 (фиг.2, 3) привода насоса 21 основной гидросистемы машины.

Колесо 18 связано с зубчатым колесом 22 привода насоса вспомогательной гидросистемы. Колесо 19 входит в зацепление с колесом 23 отбора мощности на рабочие органы машины. В сложном сечении Б-Б (фиг.2) показана на фиг.3 конструкция редуктора отбора мощности 4 (фиг.1). Все передачи редуктора 4 размещены внутри литого алюминиевого корпуса 8 (фиг.1, 2, 3). Ведущий вал 11 редуктора (фиг. 1, 3) несет на себе зубчатое колесо 16, связанное с валом неподвижно за счет призматической шпонки и расположенное внутри корпуса 8. На выступающем за пределы корпуса 8 конце вала 11 имеется зубчатый венец 12, предназначенный для взаимодействия с зубчатым колесом 24 промежуточного вала 25 коробки передач. На правом конце вала 11 (фиг.1) и на фиг.3 показаны зубья 26, предназначенные для взаимодействия с муфтой 27 включения прямой передачи в коробке передач. В целом следует отметить, что как зубчатый венец 12, так и зубья 26 принадлежат узлу редуктора отбора мощности 4, но функционально выполняют роль ведущего вала коробки передач.

Противоположный наружный конец вала 11 имеет шлицевой участок Г (фиг.3) и цапфу Д. Через шлицевой участок Г вал 11 взаимодействует с ведомой частью 15 сцепления 2, а цапфой Д - с подшипником 28 (фиг.1), расположенным на конце коленчатого вала 10 двигателя. Второй опорой вала 11 служит шарикоподшипник 29 (фиг.1, 3), выступающий за пределы корпуса 8 (фиг.3), и - в составе силового агрегата - опирающийся на корпус 9 (фиг.1) коробки передач 3.

Промежуточное колесо 17 (фиг.3) с помощью шарикоподшипников посажено на ось 30, а зубьями сопрягается с колесом 20 (фиг.2, 3), неподвижно с помощью шпонки связанным с валом 31.

Вал 31 посредством зубчатой муфты 32 связан с насосом 21 (фиг.3).

Промежуточные зубчатые колеса 18, 19 (фиг.3) неподвижно, с помощью прессовой посадки, связаны друг с другом. Блок колес 18, 19 посредством шарикоподшипников установлен на оси 33, укрепленной в корпусе 8. Конструкция привода насоса вспомогательной гидросистемы, осуществляемого через зубчатое колесо 22 (фиг.2), не показана, но она аналогична конструкции привода насоса 21 (фиг.3).

Зубчатое колесо 23 (фиг.2, 3) связано с колесом 19 блока промежуточных колес и установлено подвижно с возможностью вращения на ведомом валу 34 отбора мощности к рабочим органам машины. Для достижения неподвижного соединения колеса 23 с валом 34 служит зубчатая муфта 35, установленная на шлицах колеса 23 подвижно с возможностью осевого перемещения. Для взаимодействия с муфтой 35 на валу 34 имеется зубчатый венец Е. Для включения отбора мощности на рабочие органы машины редуктор 4 снабжен поводком 36 (фиг.3), установленным в корпусе 8 подвижно с возможностью перемещения в осевом направлении. На поводке 36 неподвижно закреплена вилка 37, взаимодействующая с зубчатой муфтой 35. На выступающих наружу из корпуса 8 концах вала 34 неподвижно, с помощью шлицев, закреплены фланцы 38, 39. Фланец 38 взаимодействует с карданной передачей отбора мощности к рабочим органам, расположенным в передней части машины, а фланец 39 служит для аналогичного отбора мощности к рабочим органам, расположенным в задней части машины.

При работе силового агрегата (фиг.1) вращение коленчатого вала 10 двигателя 1 через сцепление 2, его ведомую часть 15 и подвижное соединение 14 передается на ведущий вал 11 редуктора отбора мощности 4. От зубчатого венца 12 (фиг. 1), в постоянном зацеплении с которым находится колесо 24, приводится в движение промежуточный вал 25 коробки передач 3. Зубчатые колеса вала 25 участвуют в формировании той или иной ступени (передачи) коробки передач 3. Высшая передача в коробке передач - прямая - формируется за счет соединения ведомого вала 13 с валом 11 редуктора отбора мощности 4. Это осуществляется за счет введения в зацепление зубьев 26 вала 11 с зубьями муфты 27, подвижно с возможностью осевого перемещения, связанной с валом 13.

В редукторе 4 отбора мощности по всем потребителям производится с колеса 16 (фиг. 1, 2) на валу 11. От этого колеса приводятся во вращение промежуточные колеса 17, 22, 23 (фиг.2, 3). От колеса 17 приводится во вращение колесо 20, ведомый вал 31 и потребитель - насос 21. От промежуточного колеса 18 приводится во вращение колесо 22 (фиг.2), далее ведомый вал отбора на насос вспомогательной гидросистемы, не показанной на фиг.3. От промежуточного колеса 19 вращение сообщается колесу 23. Если поводок 36 перемещен вверх по стрелке Ж (фиг.3), то вилка 37 переводит муфту 35 в зацепление с венцом Е вала 34, тогда колесо 23 блокируется с этим валом. С фланца 38 мощность передается (отбирается) на рабочие органы, расположенные в передней части машины, а с фланца 39 - на рабочие органы, расположенные в задней части машины.

Изобретение создано для конструкции силового агрегата с повышенным уровнем отбора мощности двигателя, с улучшением компоновочных возможностей и обеспечением отбора мощности к рабочим органам, расположенным в передней части машины. Редуктор отбора мощности расположен между сцеплением и коробкой передач. Ось ведущего вала редуктора совпадает с общей геометрической осью валов двигателя, сцепления и коробки передач, наружный конец ведущего вала редуктора снабжен зубчатым венцом для взаимодействия с зубчатым колесом промежуточного вала коробки передач и зубьями для взаимодействия с муфтой прямой передачи коробки передач. Другой наружный конец ведущего вала редуктора снабжен шлицами для взаимодействия с ведомой частью сцепления и цапфой для взаимодействия с подшипниковой опорой на валу двигателя. Кроме того редуктор снабжен дополнительно ведомым валом отбора на насос вспомогательной гидросистемы. Ведомый вал отбора на рабочие органы снабжен вторым наружным концом для взаимодействия с рабочими органами, расположенными в передней части машины. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Силовой агрегат дорожно-уборочной машины, содержащий двигатель, сцепление, коробку передач и редуктор отбора мощности, неподвижно соединенные друг с другом корпусами, при этом ведущий и ведомый валы коробки передач соосны и имеют общую геометрическую ось с коленчатым валом двигателя и сцеплением, а редуктор отбора мощности имеет ведомый вал отбора к насосу гидросистемы, а также ведомый вал отбора, имеющий наружный конец для соединения с рабочими органами, расположенными в задней части машины, отличающийся тем, что редуктор отбора мощности расположен между сцеплением и коробкой передач, ось ведущего вала редуктора совпадает с общей геометрической осью валов двигателя, сцепления и коробки передач, один наружный конец ведущего вала редуктора имеет элементы взаимодействия с коробкой передач, при этом другой наружный конец ведущего вала редуктора имеет элементы взаимодействия с двигателем и сцеплением, редуктор снабжен дополнительно ведомым валом отбора на насос вспомогательной гидросистемы, а ведомый вал отбора на рабочие органы снабжен вторым наружным концом для взаимодействия с рабочими органами, расположенными в передней части машины. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что элементы взаимодействия с коробкой передач на одном наружном конце ведущего вала редуктора отбора мощности выполнены в виде зубчатого венца, входящего в зацепление с зубчатым колесом промежуточного вала коробки передач, и зубьев для соединения с муфтой прямой передачи. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что элементы взаимодействия с двигателем и сцеплением на втором наружном конце ведущего вала редуктора отбора мощности выполнены в виде шлицев для соединения с ведомой частью сцепления и цапфы для соединения с подшипниковой опорой на конце коленчатого вала двигателя.