Двойная главная передача ведущего моста транспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60K17/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях ведущих мостов транспортных средств. Известна двойная главная передача ведущего моста транспортного средства, содержащая картер, валj установленный в картере посредством первой и второй подшипниковых опор, а также закрепленные шестерни, причем коническая шестерня расположена со стороны первой опоры, образованной радиаль ным подшипником, а цилиндрическая шестерня - со стороны второй опоры, вьшолненной из основного и вспомогательного радиально-упорных подшипников. При эксплуатации детали главной передачи деформируются под действием рабочих нагрузок. Вал ведущего цилинд рическо1го колеса прогибается на участ Кб от начала жесткой заделки в задней опоре (от торца внутреннего Кольца основного подшипника) до торца ра.диа ьного подшипника передней опоры, причем наибольший прогиб наблюдается в месте стыковки торцов ступиц зубчатых колес. Торец ступицы веду« его цилиндрического колёса, расположенный вблизи сечения наибольшего прогиба, также вынужден переместиться под нагрузкой, а противоположный торец, принадлежащий плоскости жесткой заделки вала в задней опоре, не перемещается. Большая изгибкая жесткость ступища ведущего цилиндрического колеса- не позволяет ей существенно деформироваться. Поэтому торец ступицы ведущего цилиндрического колеса со стороны передней опоры и со стороны задней опоры параллельны как до, так и после нагружения. Так как торец ее со стороны передней опоры перемещается, а со стороны задней опоры зафиксирован, то сама ступица ведущег цилиндрического колеса поворачивается относительно точки пересечения оси вала с плоскостью начала жесткой заделки (начала задней опоры), При повороте ступицы ее торец со стороны задней опоры.стремится повернуть внутреннее кольцо основного подшипника, перекосить его на валу.В точках сближения торец ведущего цилиндрического колеса вызывает возрастание сжимающих усилий, обусловленных наличием преднатяга, во внутренних кольцах подшипников, а в противоположных по диаметру точках, где торец отдаляет11 ся, - снижение предварительных сжимающих усилий. За каждый оборот вала все точки периметра регулировочной гайки и внутренних колец подшипников проходят через зону наибольшего натяга (осевого сжатия) и зону наименьшего натяга. При большом перекосе, вызванном действием значительных нагрузок, или при ослабленной затяжке регулировочной гайки возможно наличие зоны полного снятия предварительного натяга. Циклически изменяющееся усилие изгиба гайки приводит к преждевременному повреждению витков резьбы и последующему срьгоу гайки, что вызьшает нарушение работы подшипников и зубчатых передач с их последующим повреждением. JlpyrnH следствием перекоса торца ведущего цилиндрического колеса относительно торца внутреннего кольца основного подшипника задней опоры является то, что при неравномерном (по окружности) осевом нагружении внутренних колец подшипников, регулирочных шайб и опорной шайбы (т.е. деталей, размещенных между торцом ведущего цилиндрического колеса и регулировочйой гайкой) происходит их поворот относительно вала и относительно друг друга. При этом провороте поверхности регулировочных колец и опорной шайбы, не подгтовленные для работы в условиях трения скольжения, изнашиваются, а усилие затяжки гайки падает. Это приводит к ослаблению предварительного натяга подшипников задней опоры и снижению их долговечности. Следствием перекоса торца ведущего цилиндрического колеса относительно торца внутреннего кольца основного подшипника задней опоры является также то, что при неравномерном (по окружности) осевом нагружении в зоне наибольшего сжатия возникает дополнительное нагружение тел качения основного подшипника задней опоры. Величина этой дополнительной нагрузки суммируется с рабочей, что вызывает чрезмерную концентрацию нагрузки в основном подшипнике 1 , Недостатком известного технического решения является преждевременный выход из строя деталей задней опоры и главной передачи, обусловленный наличием перекоса торца ступицы ведущей цилиндрической шестерни. Целью изобретения является повьш1ение срока службы главной передачи.

Указанная цель достигается тем, что в двойной главной передаче, между торцами ведущей цилиндрической шестерни и внутреннего кольца основного подшипника второй опоры расположен шарнир, выполненный в виде двух установленных на валу цилиндрических втулок, контактирующих друг с другом по сферической поверхности, центр которой расположен на оси вала в точке ее пересечения с торцовой поверхностью упомянутой цилиндрической шестерни, с стороны ведомой конической шестерни, а радиус сферической поверхности, равен расстоянию до точки пересечения торцовой поверхности основного подшипника второй опоры, контактирующей с втулкой упомянутого шарнира, с осью вала.

На.чертеже показана главная передача транспортного средства, разрез.

Главная передача ведущего моста транспортного средства состоит из ведущего конического колеса 1, которое находится в зацеплении с ведомым коническим колесом 2, Коническое колесо 1 и коническое колесо 2 образуют коническую передачу. Ведущее коническое колесо 1 связано с карданным валом транспортного средства (на чертеже не показан).

Ведомое коническое колесо 2 имеет ступицу 3 с торцами 4 и 5. Торец 4 1 упирается в торец 6 шсутреннего кольца 7 радиального подшипника 8, образующего переднкяо (первую) опору 9 вала to, а наружное кольцо подшипника установлено в расточке картера 12 Торец 5 упирается в торец 13 ведущего цилиндрического колеса 14 (шеетерни), ступица 15 которого выполнена заодно с валом 10 ведущего цилиндрического колеса.

Ведущее цилиндрическое колесо 14 находится в зацеплении с ведомым цилиндрическим колесом 16. Цилиндрические колеса 14 и 16 образуют цилиндрическую передачу.

Ведомое цилиндрическое колесо 16 через чашки дифференциала, сателлиты и шестерни полуосей (не показан связано с полуосями транспортного средства.

Ступицы 3 ведомого конического колеса 2 посажена на вал .10 ведущего 191линдрического колеса по прессовой насадке и от проворота фиксируется шпонкой 17.

На торец 18 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 опирается торцом 19 с центрированием на шейку вала втулка 20 шарнира 21, имеющая сферическую выпуклую поверхность 22 радиуса R, по которой она контактирует с вогнутой сферической поверхностью 23 того же радиуса R, выполненной на втулке 24. Втулка 24 также центрируется на шейке вала 10, а торе 25 ее упирается в торец 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 задней (второй) опоры 29.

Центр 30 .сферической поверхности 22 и сферической поверхности 23 лежит, в точке пересечения плоскости торца. 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 с осью 31 вала 10 ведущего цилиндрического колеса, а образующая сферических поверхностей 22 и .23 касается плоскости торца 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 - в точке 32 на оси 31 вала 10 ведущего цилиндрического колеса.

Внутреннее кольцо 33 вспомогательного подшипника 34 задней опоры 29 установлено на валу 10 ведущего цилиндрического колеса так, что один его торец упирается в опорную шайбу 35, .а противоположный - в регулировочныешайбы 36-, которые установлены между внутренними кольцами 27 и 33 подшипников 28 и 34.

На резьбовом хвостовике 37 вала 10 ведущего цилиндрического колеса установлена регулировочная гайка 38 с деформируемым пояском 39.

Наружное кольцо 40 основного подшипника 28 и наружное кольцо 41 вспомогательного подшипника 34 установлены по напряженной посадке до упора в бурт стакана 42, который устанавливается в картер 12. Между фланцем стакана 42 и картером 12 установлены проладки 43 для регулирования конической передачи.

Стакан 42 вместе с крышкой 41 крепится к картеру 12 болтами 45.

Главная передача работает следующим образом.

При прямом или обратном ходе транспортного средства крутящий момент от карданного вала (не показан) передается ведущему коническому колесу 1, а от него к ведомому коническому колесу 2 со ступице 3 и далее через шпонку 17 на вал 10 ведущего цилиндрического колеса, ступицу 15 к ведущему цилиндрическому колесу 14 и от него - к ведомому цилиндрическому колесу 16 и далее к связанн1Я4 с ним чашкам дифференциала, сателлитам и шестерням полуоси. При действии рабочих нагрузок в зубчатых колесах на валу 10 ведущего цилиндрического колеса возникакт осевые и радиальные нагрузки, воспри нимаеьше опорами. Передняя опора 9 в виде радиального подшипника 8 с торцом 6 внутреннего кольца 7 этого подштника упирается в торец А ступиць 3 ведомо конического колеса 2 и осевых нагрузок не воспринимает, так как кольцо 7 подшипника 8 не зафиксировано в осевом направлении. Задняя опора 29 в виде основного подшипника 28 и вспомогательного под шипника 34 воспринимает радиальные и осевые нагрузки. Радиальная нагрузка распределяетс между основным 28 и вспомогательным 34 подшипниками,которые создают жесткую заделку вала 10 в задней опоре. Поэтому радиальная нагрузка на основ ной подшипник 28 состоит из опорной реакции от действия усилия в передачах; из дополнительной реакции, вызванной расположением в опоре вспомо гательного подшипника 34, возникающе от действия в опоре так называемого опорного момента (реакция опорного момента). Радиальная нагрузка на вспомогательный подавтник 34 состоит из реак ции от действия в опоре; так называемого опорного момента (реакщся опорного момента). Разложение радиальной нагрузки на телах каче}дая подшипника 34 создает осевую нагрузку на регулировочную гайку 38, которая суммируется с нагр кой на эту гайку от затяжки для создания в задней опоре предварительног натяга. Осевые усида1я, воэникакетрне при ра боте главной передачи, воспринимаются пошшпниками 28 и 34 эадней опоры Осевые усилия в сторону задней опоры передаются с торца 5 ступицы 3 ведомого кони1еского колеса 2 на торец 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 и далее торцом 18 на торец 19 втулки 20 шарнира 21 с вьшуклой сферической поверхностью 22, через сферическую вогнутую поверхность 23 втулки 24, ее торец 25 на торец 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 задней опоры 29. Далее через тела качения основного подшипника 28, наружное кольцо 40 осевое усилие передается ,на стакан 42 и через болты 45 на картер 12. При этом на болты 45 нагружаются растяжением. Осевое усилие в сторону передней опоры, возникающее в цилиндрической передаче при движении транспортного средства задним ходом, не превышает усилия, действующего в это же время в ст.орону задней опоры от конической передачи, а лишь частично его компенсирует. Поэтому осевое усилие от нагрузок . в зубчатых передачах регулировочная гайка 38 не воспринимает и остается нагруженной усилием затяжки для создания предварительного натяга в опоре и усилием от разложения на телах качения вспомогательного подшипника 34 радиальной нагрузки. Так как задняя опора выполнена по схеме жесткой заделки вала, торец 26 внутреннего кольца 27 основного подштника 28 не имеет перемещений и углов поворота, т.е. не будет прогибаться. Вал 10 ведущего цилиндрического колеса под действием нагрузок прогибаться на участке от начала жесткой заделки (торец 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28) до торца 6 внутреннего кольца 7 радиального подшипника 8. На этом участке имеются сечения, существенно отличающиеся по сопротивлению изгибу: ступица 15 ведущего цилиндрического колеса 14 и ступица 3 ведомого конического колеса 2. Перемещения и угол поворота сечений под нагрузкой определяется размером диаметра сечения в четвертой степени. Так как торец 4 ступицы 3 ведомого ко в1ческого колеса упирается в торец 6 внутреннего кольца 7 радиального подшипника 8, который может перемещаться вдоль оси 31 вала 10 ведущего цилиндрического колеса, то торец 5 ступицы 3 ведомого конического колеса 2 и торец 1.3 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 не зафиксированы друг относительно друга, по71этому сечение вала 10 в зоне стыка упомянутых торцов имеет наибольший .прогиб. Участки вала 10, где расположены ступицы 3 ведомого конического колеса 2 и ступица 15 ведущего цилиндрического колеса 14 из-за большой изгибной жесткости форму существенно не изменяют. Поэтому как до, так и после нагружения торец 4 ступицы 3 ведомог конического кольца 2 будет параллелен торцу 5 этой же ступицы. Торец 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического, колеса 14 будет параллелен тор7 цу 18 этой же ступицы, т.е. линия прогибов вала 10 носит характер ломанной линии с максимумом в зоне стыковки торца 5 ступицы 3 ведомого конического колеса 2 и торца 13 ступи цы 15 ведущего цилиндрического колеса 1А. Торец 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14, расположенный вблизи сечения наибольшего прогиба вала 10 ведущего цилиндрического колеса, также будет вынужден переместиться под нагрузкой с поворотом вокруг, точки 32 - пересечения оси 31 вала 10 с плоскостью торца 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 (плоскостью начала жесткой заделки опоры по радиусу R). Противоположный торец 18 совместно с контактирующей с ним по торцу 19 втулкой 20 шарнира 21 с выпуклой сферической поверхностью 22 радиуса R поворачивается по вогнутой сферической поверхности 23 радиуса R втулки 24 такке относительно точки 32. Втулка 24 своим торцом 25 воздействует на торец 26 внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 и при этом не пово рачивается. При этом втулки 24 и 20 шарнира 21 вращаются совместно с валом 10, ступицей 15 ведущего цилиндрического колеса 14 и внутренним кольцом 27 основного подшипника 28. Так как ось втулки 20 с вьшуклой . сферической поверхностью 22 из-за поворота ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 имеет наклон к оси втулки 24 с вогнутой сферической поверхностью 23 под углом, определяемым прогибом вала 10 ведущего цилиндрического колеса 14 в зоне торце 13 ступицы 15, то за каждый оборот вала по сферическим поверхностям 22 и 23 будет происходить относительное проскальзывание на величину лрогиба вала 10. Так как величина прогиба назначается, исходя из работоспособности зубчатых передач и не превьш1ает 0,10 0,15 мм, то такая же величина относительно перемещения будет и на сферических поверхностях втулок 20 и 24 шарнира 21. Перемещение сферических поверхностей 22 и 23 друг относительно друга в пределах угла, равного по величине углу поворота ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 относительно точки 32, не вызывает износных явлеНИИ этих поверхностей, так как они подготовлены для работы в условиях таких микроперемещений. Втулки .20 и 24 изгот -гвляются из стали типа ШХ-15 с закалкой и низким отпуском (т.е. имеют высокую твердость), что позволяет работать в условиях высоких контактных нагрузок. Таким образом, основная идея предлагаемого решения заключается в том, что при сопряжении торца ступицы ведущего цилиндрического колеса с торцом внутреннего кольца основного подшипника задней опоры через шарнир (с центром на оси вала ведущего цилиндрического колеса и с радиусом,равным расстоянию по оси упомянутого вала от торца ступицы ведущего цилиндрического колеса со стороны передней опоры до плоскости торца внутреннего кольца основного подшипника задней опоры), осевые нагрузки на заднюю опору передаются без одностороннего искажения, вносимого перекосом ступицы Ведущего цилиндрического колеса. Устранение одностороннего нагружения, не предусмотренного расчетной схемой работы главной передачи, позволяет выравнять загрузку витков резьбы регулировочной гайки, что повьш1ает ее долговечность. Предлагаемое решение позволяет выравнять осевую нагрузку между торцом ведущего цилиндрического колеса и регулировочной гайкой, что предотвращает проворачивание внутренних колец подшипников и устраняет износ поверхностей регулировочных шайб и опорной шайбы, не подготовленных для работы в условиях трения. Это создает условия для поддержания стабильного натяга подшипников задней, опоры, что повышает ее долговечность. Предлагаемое решение позволяет устранить Дополнительное осевое на9112390110

гружение тел качения основного подтип-ведущего цилиндрического колеса и поника, что повьшает его долговечность,высить ее долговечность и, тем самым,

разгрузить заднюю опору от перекаши-повысить долговечность главной передавающегр влияния под нагрузкой ступицычи в целом.

ДВОЙНАЯ ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА ВЕДУЩЕГО МОСТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая картер, вал, установленный в картере посредством первой и второй подшипниковых опор, а также закрепленные на валу между опорами ведомую коническую и ведущую цилиндрическую шестерни, причем коническая шестерня расположена со стороны первой опоры, образованной радиальным подшипником, а цилиндрическая шестерня - со сторо// ны второй опоры, выполненной из основного и вспомогательного радиальноупорных подшипников, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы, между торцами ведущей цилиндрической шестерни и внутреннего кольца, основного подшипника второй опоры расположен шарнир, выполненный в виде двух установленных на валу цилиндрических втулок, контактирующих друг с другом.по сферической поверхности, центр которой расрасположен на оси вала в точке ,ее пересечения с торцовой поверхностью упомянутой цилиндрической шестерни, со стороны ведомой конической шее- j терни, а радиус сферической поверхности равен расстоянию до точки пересечения торцовой поверхности основного подшипника второй опоры, контактирующей с втулкой упомянутого шарнира с осью вала. f mfftt lfjf , ///