УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИЙ В ПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМАХ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ Российский патент 2007 года по МПК F16H7/02 F16H55/42 F16F15/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для демпфирования вибраций в приводных механизмах с гибкой связью, в особенности в механизмах с клиноременным приводом.

Уровень техники

Для установления приводных связей механизмы с гибкой связью были и остаются высокоэффективным решением. Преимущество механизмов с гибкой связью, в особенности в механизмах с клиноременным приводом, с помощью которых обеспечивается передача повышенных приводных усилий, заключается прежде всего в эластичной связи между приводным валом и подлежащей приводу части машины, при этом такая эластичная связь одновременно обеспечивает защиту от перегрузки. С помощью механизмов с гибкой связью может также просто и экономично обеспечиваться кинематическая связь при относительно больших и/или регулируемых расстояниях между осями и при расположении ведущей и ведомой осей в различных горизонтальных плоскостях.

Однако известно также, что в механизмах с гибкими связями, и в первую очередь при использовании эластичных приводных связей, создаются торсионные и поперечные колебания или вибрации, которые отрицательно воздействуют на всю приводную систему и приводят, например, к преждевременному износу гибких приводных связей и подшипников в передаточных механизмах и направляющих колесах, вплоть до позиционных погрешностей в приводимых частях машины. Эти отрицательные воздействия еще больше усиливаются в тех случаях, когда требуется использовать гибкие приводные связи большой длины для относительно больших расстояний между осями и для передаточного механизма колебательного привода приводной части машины. В таких случаях вибрации, вызываемые колебательным движением передаточного механизма, также передаются на гибкие связи, причем непрерывно изменяющиеся импульсные напряжения гибкой связи уже не могут компенсироваться натяжными устройствами гибких связей. Это ведет к появлению усталостного износа, вызывающего преждевременный износ гибких связей и подшипников.

Из патентных документов ФРГ №№29612741 U1, 19839888 А1, 19802886 А1, 4414213 А1, 4029940 А1 известны различные решения, направленные на поддержание натяжения гибких связей, требуемого для передачи приводных усилий, и одновременное эффективное демпфирование или компенсацию вибрации. Эти решения содержат отдельные ограничительные группы конструктивных элементов, которые требуют дополнительных затрат и дополнительного конструктивного пространства для их размещения. Однако такое конструктивное пространство не всегда может быть обеспечено.

Из патентных документов ФРГ №№19710965 С1 и 19704834 U1 известно устройство для снижения торсионных и/или поперечных колебаний и вибраций в механизмах с гибкими связями, в котором создаваемые вибрации электронным путем воспринимаются и обрабатываются с помощью датчика, который одновременно служит регулировочным элементом или вместе с отдельным регулировочным элементом встроен в ведущий или ведомый шкив. При превышении допустимой величины вибрации посредством регулировочного элемента производится изменение предварительного натяжения гибкой связи для снижения вибраций. Использование этих решений позволяет отказаться от применения обычных натяжных роликов для демпфирования вибраций, однако они неприменимы для передачи более высоких приводных усилий в относительно тяжелых условиях привода.

Другие ременные шкивы для приводных механизмов с гибкими связями, оснащенные средствами для демпфирования вибраций, описаны в патентных документах ФРГ №№3428894 А1 и 8307668 U1. В документе ФРГ №3428894 А1 для демпфирования вибраций вращающихся масс предложено устройство в виде состоящего из нескольких частей ременного шкива. Ременный шкив состоит из нескольких частей, а именно из первичной части и вторичной части, которая несет по меньшей мере одно клиноременное устройство, имеющее профиль клинового ремня. Первичная и вторичная части соединены между собой посредством эластичного демпфирующего средства или по замкнутому контуру жесткой связи. Предложенное решение относительно просто в конструктивном отношении и экономично в изготовлении. За счет эластичного слоя может надежно обеспечиваться достаточное демпфирующее воздействие. Однако следует учитывать, что при непрерывно изменяющихся и импульсных вибрациях этот слой быстро износится, что вновь потребует дополнительных операций по обслуживанию и ремонту.

Описанного выше отрицательного воздействия можно ожидать также при работе клиноременного шкива по патентному документу ФРГ 8307668 U1, аналогичного решению по патентному документу ФРГ №3428894.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании устройства, которое обеспечивает, в том числе и в тяжелых условиях эксплуатации, эффективную компенсацию непрерывно изменяющихся импульсных вибраций, создаваемых внутри приводных механизмов с гибкими связями или поступающих в приводы снаружи, а также надежную и свободную от возмущений передачу повышенных приводных усилий.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания устройства, обладающего признаками по пункту 1 формулы изобретения. Имеющие преимущества примеры выполнения изобретения имеют признаки по п.2-9 формулы изобретения.

За счет решения по изобретению создано относительно простое и экономичное в изготовлении устройство в виде состоящего из нескольких частей ременного шкива, с помощью которого надежно компенсируются и поглощаются как собственные колебания в приводном механизме с гибкими связями, которые могут включать продольные, поперечные и крутильные или торсионные колебания, так и вибрации, поступающие в привод снаружи и передаваемые гибкими связями на остальные функциональные элементы привода.

Согласно изобретению ременный шкив состоит из несущей части и по меньшей мере двух сегментов ременного шкива, имеющих форму сегментов круга. Несущая часть и сегменты ременного шкива соединены между собой с помощью стяжных винтов с установкой между частями пружинных элементов таким образом, что между несущей частью и сегментами ременного шкива образовано свободное пространство, в которое сегменты ременного шкива могут упруго смещаться для компенсации возникающих колебаний и толчков и поглощать их энергию посредством пружинного действия установленных между ними пружинных элементов. При этом было установлено, что наибольшее возможное демпфирующее и компенсационное воздействие достигается в том случае, когда демпфирующий ременный шкив по изобретению установлен и отрегулирован в своем положении на ведущем или приводном валу таким образом, что вибрациям и толчкам, поступающим в привод с гибкими связями снаружи, например при колебательном возвратно-поступательном приводе частей машины или всей машины, противодействуют подпружиненные сегменты ременного шкива.

Сегменты ременного шкива центрированы относительно несущей части с помощью стяжных гаек, которые установлены во втулках и расположены в приемных проточках несущей части. В эти стяжные гайки завинчены стяжные винты, которые стягивают несущую часть и сегменты ременного шкива с выдерживанием свободного пространства между сегментами и несущей частью, так что для обвода гибкой связи образован единый общий диаметр.

Предпочтительно в качестве пружинных элементов предусмотрены тарельчатые пружины, установленные на стяжных гайках, которые обеспечивают их центрирование и фиксацию.

Втулки, предназначенные для установки стяжных гаек и вставленные в приемные проточки несущей части, в оптимальном примере выполнения изготовлены из эластичного демпфирующего вибрацию материала и снабжены односторонним буртиком, который вместе с стопорным кольцом, установленным в приемной проточке, обеспечивает фиксацию втулки в приемной проточке в осевом направлении.

Ступица демпфирующего вибрацию ременного шкива по изобретению выполнена в виде отдельной детали и жестко соединена с несущей частью с помощью винтов. Для приема ступицы несущая часть имеет центральную приемную проточку, в которой ступица установлена и центрирована. Ступица снабжена односторонним торцевым фланцем и прилегает эти торцевым фланцем к внутренней торцевой поверхности расточек, предусмотренных соответствующим образом в несущей части и сегментах ременного шкива. За счет такого решения и расположения ступицы создан ременный шкив, требующий очень небольшого конструктивного пространства для установки на ведомом или приводном валу привода.

Перечень фигур чертежей

Примеры осуществления настоящего изобретения применительно к механизму с гибкими связями, предназначенному для привода режущего аппарата сельскохозяйственной уборочной машины, будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает на виде сбоку часть камеры режущего аппарата уборочной машины и привод режущего аппарата возвратно-поступательного действия, оснащенный устройством демпфирования вибраций в соответствии с изобретением,

фиг.2 изображает в перспективе клиноременный шкив по изобретению,

фиг.3 изображает шкив по фиг.1 и 2 в вертикальном разрезе,

фиг.4 изображает шкив в разрезе А-А на фиг.3,

фиг.5 изображает на виде сбоку платформу режущего аппарата и привод горизонтально регулируемого ножевого бруса в другом примере выполнения,

фиг.6 изображает на виде сверху часть платформы режущего аппарата и привода по фиг.5.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 представлена часть камеры 1 режущего аппарата уборочной машины и ножевого бруса 8, установленного с возможностью горизонтального регулировочного смещения, условно показанного штрихпунктирными линиями. Ножевой брус 8 приводится приводным механизмом 7 ножевого бруса, преобразующим вращательный привод в возвратно-поступательное режущее движение ножевого бруса 8. Приводное усилие отбирается от приводного вала 2 через ременный шкив 3 и посредством гибкой связи 5, передается на приводной механизм 7 ножевого бруса. В качестве гибкой связи 5 в данном примере выполнения использован клиновой ремень. Для поддержания необходимого натяжения гибкой связи 5 служит натяжной ролик 4, который, как и приводной механизм 7 ножевого бруса, позиционирован на боковой стенке камеры 1 режущего аппарата. Благодаря тому, что гибкая связь 5 огибает натяжной ролик 4, одновременно обеспечивается необходимая длина гибкой связи 5 для горизонтального регулировочного смещения ножевого бруса 8 с изменением его расстояния от приемных шнеков (не показаны). Горизонтальное регулировочное смещение ножевого бруса 8 осуществляется в зависимости от убираемой культуры и условий уборки, например для уборки полеглых зерновых. С учетом этих условий гибкая связь 5 должна иметь относительно большую длину, что способствует возникновению собственных поперечных колебаний или вибрации.

Как было установлено в результате исследований, возникающие за счет колебательного привода ножевого бруса 8 непрерывно изменяющиеся импульсные напряжения и толчки передаются в привод с гибкой связью и далее передаются гибкой связью 5 на остальные части привода. Это воздействие вызывает отрицательные последствия, а именно повышенный износ самой гибкой связи 5 и подшипниковых опор натяжного и направляющих роликов 4, 22 и 23 и ременного шкива 26 (фиг.5), что значительно сокращает их долговечность или срок службы.

Эти отрицательные воздействия могли бы приводить к неполадкам при эксплуатации и требовать повышенных затрат на ремонт и техническое обслуживание. Согласно изобретению приводной механизм с гибкой связью оснащен средствами, служащими для того, чтобы надежно устранять и существенно компенсировать как собственные вибрации, возникающие в приводном механизме, так и вибрации, поступающие в привод снаружи. Приводной механизм с гибкой связью по изобретению оснащен ременным шкивом 6 для демпфирования и компенсации вибраций посредством их абсорбции (поглощения).

Как показано на фиг.2, 3 и 4, поглощающий и компенсирующий вибрации ременный шкив 6 состоит из несущей части 10 и двух сегментов 11, 12 ременного шкива, имеющих форму сегментов круга. Несущая часть 10 и сегменты 11, 12 ременного шкива соединены между собой с установкой между ними пружинных элементов 13 таким образом, что эти части образуют единый общий рабочий диаметр шкива для обвода гибкой связи 5, при этом между несущей частью 10 и сегментами 11, 12 образованы свободные пространства или зазоры 33. Для компенсации вибраций и толчков сегменты 11, 12 ременного шкива могут упруго смещаться в эти свободные пространства 33 в направлении к ступице 9, при этом вибрации и толчки, поступающие в привод снаружи, поглощаются пружинным действием пружинных элементов 13.

Как оказалось, наибольшее возможное компенсационное и демпфирующее воздействие достигается в том случае, когда ременный шкив 6 по изобретению отрегулирован в своем положении на приводном валу таким образом, что возвратно-поступательное движение ножевого бруса 8 из одного крайнего положения в другое соответствует обороту ременного шкива 6, так что поступающие в привод снаружи вибрации и толчки, наиболее интенсивные в этих крайних положениях, всегда передаются на подпружиненные сегменты 11, 12 ременного шкива.

Сегменты 11, 12 ременного шкива центрированы относительно несущей части 10 с помощью стяжных гаек 16, на которых одновременно установлены пружинные элементы 13, в данном примере выполненные в виде тарельчатых пружин. Сегменты 11, 12 ременного шкива, несущая часть 10 и пружинные элементы 13 стянуты между собой с помощью стяжных винтов 14 с образованием свободных пространств 33, причем стяжные винты 14 завинчены в стяжные гайки 16. Стяжные гайки 16 расположены в приемных проточках 17 несущей части 10 и установлены в демпфирующих вибрацию втулках 18 из эластичного материала, имеющих односторонний буртик 39. Втулки 18 удерживаются в проточках 17 в осевом направлении стопорными кольцами 20, прилегающими к буртикам 39.

Ступица 9 демпфирующего вибрацию ременного шкива 6 выполнена в виде отдельной конструктивной части, которая частично входит в центральную приемную проточку 32 несущей части 10 и жестко прикреплена к несущей части 10 винтами 15. Ступица 9 снабжена односторонним фланцем 35 и прилегает этим фланцем 35 к торцевой поверхности 36 расточек 34, 37 и 38, предусмотренных в несущей части 10 и сегментах 11, 12 ременного шкива. За счет расточек 34, 37 и 38 и расположения ступицы 9 внутри несущей части 10 уменьшены габариты ременного шкива 6 и требуемое для него конструктивное пространство. Кроме того, благодаря такому решению облегчается и упрощается установка и регулировка положения ременного шкива 6 на приводном валу приводного механизма 7 режущего аппарата.

В примере выполнения по фиг.5 и 6 режущий аппарат 21 имеет более короткое межосевое расстояние между приводом с ременным шкивом 25 и приводным валом приводного механизма 29 режущего бруса, на котором установлен ременный шкив 6 по изобретению для целей компенсации и демпфирования вибраций и толчков, создаваемых в процессе работы машины. Режущий аппарат 21 оснащен устройством горизонтального регулировочного смещения 31 ножевого бруса 28 для улучшения прохода потока убранной массы за счет оптимальной регулировки расстояния между ножевым брусом 28 и приемными шнеками режущего аппарата и тем самым повышения производительности уборочной машины. Кинематическая приводная связь для приводного механизма 29 ножевого бруса, который преобразует вращательное движение привода в возвратно-поступательное режущее движение ножевого бруса, осуществляется посредством гибкой связи 27, огибающей ролики 22, 23 и ременный шкив 26. Натяжение гибкой связи 27 осуществляется с помощью направляющих роликов 22, 23, установленных на поворотном коромысле 24. Путем поворота коромысла 24 вокруг оси 30 поворота обеспечиваются необходимые изменения рабочей длины ветвей гибкой связи 27 в зависимости от горизонтальной регулировочной установки ножевого бруса 28 и одновременно выбирается излишняя длина участков гибкой связи 27.

Изобретение относится к устройству для демпфирования вибраций в приводных механизмах с гибкой связью, в особенности в механизмах с клиноременным приводом. Устройство для демпфирования вибраций в приводных механизмах с гибкой связью снабжено по меньшей мере одним состоящим из нескольких частей ременным шкивом. Ременный шкив состоит из несущей части и по меньшей мере двух сегментов ременного шкива, которые соединены между собой с установкой между ними демпфирующих элементов таким образом, что они образуют общий рабочий диаметр шкива для обвода гибкой связи. Ременный шкив содержит по меньшей мере одно свободное пространство, в которое сегменты ременного шкива, поглощающие возникающие колебания, могут упруго смещаться в направлении к ступице. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для демпфирования вибраций в приводных механизмах с гибкой связью, отличающееся тем, что приводной механизм с гибкой связью (3-6, 22-27) снабжен по меньшей мере одним состоящим из нескольких частей ременным шкивом (6), причем этот ременный шкив (6) состоит из несущей части (10) и по меньшей мере двух сегментов (11, 12) ременного шкива, которые соединены между собой с установкой между ними демпфирующих элементов (13) таким образом, что они образуют общий рабочий диаметр шкива для обвода гибкой связи (5) и по меньшей мере одно свободное пространство (33), в которое сегменты (11, 12) ременного шкива, поглощающие возникающие колебания, могут упруго смещаться в направлении к ступице (9).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что состоящий из нескольких частей ременный шкив (6) содержит несколько сегментов (11, 12) ременного шкива.3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сегменты (11, 12) ременного шкива выполнены в виде сегментов круга.4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что демпфирующие элементы (13) выполнены в виде пружин или демпферов.5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ременный шкив (6) установлен на ведущем или приводном валу таким образом, что поступающие в приводную систему вибрации и толчки воздействуют на один из демпфирующих сегментов (11, 12) ременного шкива.6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сегменты (11, 12) ременного шкива центрированы относительно несущей части (10) с помощью стяжных гаек (16), причем стяжные гайки (16) установлены в демпфирующих вибрацию втулках (18) и расположены в приемных проточках (17) несущей части (10).7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пружинные элементы (13) выполнены предпочтительно в виде тарельчатых пружин, которые установлены и центрированы на стяжных гайках (16).8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что втулки (18) снабжены односторонним буртиком (39) и зафиксированы в осевом направлении в проточках (17) посредством стопорных колец (20).9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что несущая часть (10) снабжена центральной приемной проточкой (32) и расточкой (34), в которые частично входит и центрирована в них ступица (9), при этом ступица (9) соединена с несущей частью (10) с возможностью отсоединения и регулировки.10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ступица (9) и несущая часть (10) жестко соединены друг с другом с помощью винтов (15).11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ступица (9) снабжена фланцем (35), который по меньшей мере частично прилегает к торцевой поверхности (36) несущей части (10) и к внутренним торцевым поверхностям расточек (37, 38) в сегментах (11, 12) ременного шкива, соответствующим расточке (34) в несущей части (10).12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что сегменты (11, 12) ременного шкива стянуты друг с другом и с несущей частью (10) посредством стяжных винтов (14), при этом стяжные винты (14) завинчены в стяжные гайки (16).