КОНЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2006 года по МПК B60K17/32 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкции привода колеса транспортного средства.

Известна конечная передача транспортного средства, в которой в пазах между зубчатым венцом и ступицей (ведущей и ведомой частью) установлен упругий элемент, выполненный в виде скобообразной пружины с опорными концами, позволяющий получить нелинейную характеристику.

Недостатком данной конструкции является то, что скобообразные пружины имеют малый угол закрутки, а это не позволяет в полном объеме снизить динамические нагрузки, повысить производительность и КПД мобильной машины в целом (А.С. СССР №1391977, кл. В 60 К 17/32, 1986, 15.11.88, Бюл. №42).

Известен также привод колеса транспортного средства, содержащий ведущую и ведомую часть с равномерно расположенными по торцам прямоугольными пазами одинаковой глубины с размещенными в них, опертыми на жесткие упоры пакетов упругих сегментных пружин различной жесткости. При этом пакеты сегментных пружин повернуты выпуклой поверхностью друг к другу.

Недостатком данной конструкции является то, что сегментные пружины имеют практически линейную характеристику, что может вызвать возникновение резонансных режимов на отдельных режимах работы, а это не дает возможности повышения производительности, КПД и снизить расход горючего (А.С. СССР №1342761, кл. В 60 К 17/32, 1986, 15.11.88, Бюл. №42).

Задача изобретения - расширение эксплуатационных возможностей по снижению динамических и резонансных нагрузок, а также увеличение ресурса конечной передачи.

Технический результат достигается тем, что в конечной передаче транспортного средства, включающей зубчатую пару, одно колесо которой содержит зубчатый венец и ступицу, соединенные упругими элементами в виде пакетов сегментных пружин, последние выполнены с изогнутыми наружу концами, радиус кривизны r₀ которых выбирается из соотношения:

r₀=R·k, где

R - радиус кривизны сегментной пружины;

k=(0,2-0,25) - эмпирический коэффициент, зависящий от условий работы транспортного средства и физико-механических характеристик материала.

Выполнение в сегментной пружине изогнутых концов по дуге окружности с выбранным радиусом кривизны r₀ позволяет получить нелинейную характеристику на всех режимах работы транспортного средства. Необходимость нелинейной характеристики обусловлена тем, что с повышением мощности сельскохозяйственных тракторов и других самоходных машин растет диапазон крутящих моментов, передаваемых через конечные передачи (приводы ведущих колес). При этом возрастает динамическая и резонансная нагруженность деталей трансмиссии, как при малых крюковых нагрузках, так и при больших. По этой причине необходимо иметь нелинейную характеристику привода на всех режимах работы. Возникновение резонансных колебаний в трансмиссии происходит за счет совпадения ее частот колебаний с частотой колебаний момента сопротивления движению агрегата в различных условиях сельскохозяйственного производства. Кроме того, возникновение резонансных колебаний в трансмиссии приводит к значительным вертикальным колебаниям ведущих мостов тракторов, так как происходит совпадение частот колебаний внешних воздействий (сопротивления движению) с частотой колебания трансмиссии.

Нелинейная характеристика пакета пружин на всех рабочих режимах приводит к смещению резонансных частот в трансмиссии в нерабочую зону и демпфированию колебаний трансмиссии.

На фиг.1 изображен общий вид конечной передачи; на фиг.2 - продольный разрез конечной передачи; на фиг.3 - сегментная пружина.

Конечная передача включает ведущее звено, выполненное в виде зубчатого венца 1, установленного на ведомом звене, выполненном в виде ступицы 2, размещенной на полуоси 3 посредством шлиц 4 в подшипниках 5 и 6 корпуса (не показан).

Зубчатый венец 1 установлен на ступице 2 с возможностью поворота относительно нее и связан с ней посредством равномерно расположенных по окружности в пазах 7 и 8 одинаковой глубины жестких упоров 9, 10 и упругих элементов в виде пакетов 11, 12, 13 упругих сегментных пружин 14, 15 радиусом R с концами 16, 17, изогнутыми наружу по дуге с радиусом кривизны r₀. При этом крайние пакеты 11, 13 установлены в жестких упорах 9, 10 и находящиеся в них упругие сегментные пружины 14 15 соприкасаются друг с другом выпуклыми поверхностями, а их изогнутые концы 16, 17 контактируют с внутренней опорной поверхностью упоров. В среднем пакете 12 сегментные пружины 14, 15 обращены вогнутой поверхностью друг к другу и соприкасаются изогнутыми опорными концами 16, 17 через промежуточную пластину 18. Крайние пружины в пакете 12 выпуклой поверхностью контактируют с наружной поверхностью жестких упоров 9, 10. С обеих торцевых поверхностей зубчатого венца 1 и ступицы 2 установлены фиксирующие кольцевые пластины 19, закрепленные на ступице 2.

Конечная передача транспортного средства работает следующим образом.

При приложении крутящего момента в прямом и обратном направлениях ведущая шестерня (не показана) вращает зубчатый венец 1, который поворачивается на определенный угол относительно ступицы 2 за счет сжатия вначале опорных концов 14, 15, а затем и самих пакетов сегментных пружин 11, 12 и 13 вместе с опорными концами. Это позволяет получить нелинейную характеристику, что защищает трансмиссию и двигатель от повышенных динамических резонансных нагрузок, при этом за счет различного количества пакетов можно получить угол закрутки привода и его жесткость, а следовательно, это повышает долговечность, производительность и экономичность мобильной машины в целом на всех режимах работы.

После окончания трогания и начала разгона транспортной машины ведущий момент, действующий на полуоси 3, практически мгновенно уменьшается в несколько раз, и пакеты сегментных пружин 11, 12, 13 с изогнутыми концами воздействуют на зубчатый венец 1, возвращая его в первоначальное положение и отдавая при этом через ступицу 2 полуоси 3 и движители запасенную в них энергию, что повышает разгонные качества транспортного средства и его КПД. Это позволяет дополнительно повысить разгонные качества за счет энергии, аккумулируемой в пакетах сегментных пружин с изогнутыми концами, что повышает производительность мобильной машины, а следовательно, КПД и снижает расход топлива, а также повышает моторесурс конечной передачи. Демпфирование колебаний в конечной передаче осуществляется за счет внутреннего трения (гистерезиса) в пакетах пружин 11, 12 и 13 и внешнего трения в местах их соприкосновения при работе в процессе поворота зубчатого венца 1 относительно ступицы 2.

В таблице приведены примеры выполнения сегментной пружины для конечной передачи тракторов ЛТЗ-55, ЛТЗ-60.

ТаблицаГеометрические параметры сегментной пружиныПримерыRkr₀моторесурс1300,26102002300,257,5105003300,267,89800прототип30--10000

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкции привода колеса транспортного средства. Конечная передача включает зубчатую пару, одно колесо которой содержит зубчатый венец и ступицу, соединенные упругими элементами в виде пакетов сегментных пружин. Пружины выполнены с изогнутыми наружу концами, радиус r₀ кривизны которых выбирается из соотношения: r₀=R·k, где R - радиус кривизны сегментной пружины; k=(0,2-0,25) - эмпирический коэффициент, зависящий от условий работы транспортного средства и физико-механических характеристик материала. В результате расширяются эксплуатационные возможности по снижению динамических и резонансных нагрузок, а также увеличивается ресурс конечной передачи. 3 ил., 1 табл.

Конечная передача транспортного средства, включающая зубчатую пару, одно колесо которой содержит зубчатый венец и ступицу, соединенные упругими элементами в виде пакетов сегментных пружин, отличающаяся тем, что пружины выполнены с изогнутыми наружу концами, радиус r₀ кривизны которых выбирается из соотношения:

r₀=R·k,

где R - радиус кривизны сегментной пружины;

k = (0,2 - 0,25) - эмпирический коэффициент, зависящий от условий работы транспортного средства и физико-механических характеристик материала.