Двойная главная передача ведущего моста транспортного средства

 

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 , ///

СООЭ СОВЕТСНИХ

44

РЕСПУБЛИН (1% (11):

yцр В 60 К 17/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

N a4TOPCMOMV C V (21) 3621525/27-11 (22) 15.07. 83 (46) 15. 11.84. Бюл. У 42 (72) В.А. Гурский, А.И. Наэин, И.С. Цитович и В.В. Лемачко (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (53) 629.113-585.862(088.8) (56) 1. Юрковский И.М. и др. Автомобиль КамАЗ. И., ДОСААФ, 1975, с.206207 (прототип). (54)(57) ДВОЙНАЯ ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА ВЕДУЩЕГО МОСТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая картер, вал, установленный

s картере посредством первой и второй подшипниковый опор, а также эакрепленные на валу между опорами ведомую коническую и ведущую цилиндрическую шестерни, причем коническая шестерня расположена со стороны первой опоры, обраэованной радиальным подшипником, а цилиндрическая шестерня — со стороны второй опоры, выполненной иэ основного и вспомогательного радиальноупорных подшипников, о т л и ч а ю— щ а я с я 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 4ее пересечения с торцовой поверхностью упомянутой ципиндрической шестерни, со .стороны ведомой конической шес- Я терни, а радиус сферической поверхности равен расстоянию до точки пересечения торцовой поверхности основного подшипника второй опоры, контактирующей с втулкой упомянутого шарФ кира с осью вала.

1I 1123

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях ведущих мостов транспортных средств.

Известна двойная главная передача ведущего моста транспортного средства, содержащая картер, вал, установленный в картере посредством первой и второй подшипниковых опор, а также закрепленные шестерни, причем кони- 10 ческая шестерня расположена со сторо ны первой опоры, образованной радиальным подшипником, а цилиндрическая шестерня — со стороны второй опоры, выполненной из основного и вспомогательного радиально-упорных подшипников. При эксплуатации детали главной передачи деформируются под действием рабочих нагрузок. Вал ведущего цилиндрического колеса нрогибается на участ 20 ке от начала жесткой заделки в задней опоре (от торца внутреннего коль. ца основного подшипника) до торца радиального подшипника передней опоры, причем наибольший прогиб наблюдается 25

% в месте стыковки торцов ступиц зуб- . чатых колес, Торец ступицы ведущего цилиндрического колеса, расположенный вблизи сечения наибольшего прогиба, .также вынужден переместиться под на- 50 грузкой, а противоположный торец, принадлежащий плоскости жесткой заделки вала в задней опоре, не перемещается. Большая нэгибкая жесткость ступицы 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, 0 так и после нагружения. Так как торец ее со стороны передней опоры перемещается, а со стороны задней опоры1 зафиксирован, то сама ступица ведущего цилиндрического колеса поворачивается45 относительно точки пересечения оси вала с плоскостью начала жесткой заделки (начала задней опоры). При повороте ступицы ее торец со стороны задней опоры. стремится повернуть 50 внутреннее кольцо основного подшипни-, ка, перекосить его на валу.В точках сближения торец ведущего цилиндрического колеса вызывает возрастание сжимающих усилий, обусловленных наличием55 преднатяга, во внутренних кольцах подшипников, а в противоположных по диаметру точках, где торец отдаляет901 2 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 регулиро- вочной гайки возможно наличие зоны полного снятия предварительного натяга.

Циклически изменяющееся усилие изгиба гайки приводит к преждевременному повреждению витков резьбы и последующему срыву гайки, что вызывает нарушение работы подшипников и зубчатых передач с их последующим повреждением. Другим 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 регулировочной 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 н 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 черезмерную концентрацию нагрузки в основном подшипнике (1), Недостатком известного технического решения является преждевременный выход иэ строя деталей задней опоры и главной передачи, обусловленный наличием перекоса торца ступицы ведущей цилиндрической шестерни.

Целью изобретения является повышение срока службы главной передачи, 1123901

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 1р в точке ее пересечения с торцовой поверхностью упомянутой цилиндрической шестерни, с стороны ведомой конической шестерни, а радиус сферической поверхности равен расстоянию до точ- 1 ки пересечения торцовой поверхности основного подшипника второй опоры, контактирующей с втулкой упомянутого шарнира, с осью вала.

На.чертеже показана главная пере- 2б дача транспортного средства, разрез.

Главная передача ведущего моста транспортного средства состоит из ведущего конического колеса 1, которое находится в зацеплении с ведомыми 2S коническим колесом 2. Коническое ко- лесо 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

1упирается в торец 6 внутреннего кольца 7 радиального подшипника 8, образующего переднюю (первую) опору 9 вала Ю, а наружное кольцо подшипника установлено в расточке картера 12.

Торец 5 упирается в торец 13 ведущего цилиндрического колеса 14 (шестерни), ступица 15 которого выполнена заодно с валом 10 ведущего цилиндрического колеса.

Ведущее цилиндрическое колесо 14 находится в зацеплении с ведомым 4 цилиндрическим колесом 16. Цилиндрические колеса 14 и 16 образуют цилиндрическую передачу.

Ведомое цилиндрическое колесо

16 через чашки дифференциала, сател- литы и шестерни полуосей (не показаньц связано с полуосями транспортного средства.

Ступицы 3 ведомого конического колеса 2 посажена на вал 10 ведущего 55 цилиндрического 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 выпукл„-ю 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 торец

25 ее упирается в торец 26 внутренне го 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 цилиндI рического 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 регулировочные. шайбы 36; которые установлены между внутренними кольцами 27 и 33 подшипников 28 и 34.

На резьбовом хвостовике 3? вала

10 ведущего цилиндрического колеса установлена регулировочная гайка 38 с деформируемым пояском 39.

Наружное кольцо 40 основного подшипника 28 и наружное кольцо 4 1 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 прокладки 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 кони- ческому колесу 2 со ступице 3 и далее через шпонку 17 на вал 10 ведущего

1123901 цилиндрического колеса, ступицу 15 к ведущему цилиндрическому колесу 14 и от него - к ведомому цилиндрическому колесу 16 и далее к связанным с ним чашкам дифференциала, сателли- 5 там и шестерням полуоси.

При действии рабочих нагрузок в зубчатых колесах на валу 10 ведущего цилиндрического колеса возникают осевые и радиальные нагрузки, воснри- 1 нимаемые опорами.

Передняя опора 9 в виде радиального подшипника 8 с торцом 6 внутреннего кольца 7 этого подшипника упирается в торец 4 ступицы 3 ведомого1 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

1 подшипника 28 и вспомогательного подшипника 34 воспринимает радиальные и осевые нагрузки.

Радиальная нагрузка распределяется между основным 28 и вспомогательным

34 подшипниками, которые создают жесткую заделку вала 10 в задней опоре.

Поэтому радиальная нагрузка на основной подшипник,28 состоит из опорной реакции от действия усилия в переда- 30 чах; иэ дополнительной реакции, вызванной расположением в опаре вспомогательного подшипника 34, возникающей от действия в опоре так называемого опорного момента (реакция опорного момента).

Радиальная нагрузка на вспомогательный подшипник 34 состоит из реакции от действия в опоре; так называемого опорного момента (реакция щ опорного момента).

Разложение радиальной нагрузки на телах качения подшипника 34 создает осевую нагрузку на регулировочную гайку 38, которая суммируется с нагруз11 кой на эту гайку от затяжки для создания в задней опоре предварительного натяга.

Осевые усилия, возникающие при ра-. боте главной передачи, воспринимают- 50 ся подшипниками 28 и 34 задней опоры.

Осевые усилия в сторону задней опоры передаются. с торца 5 ступицы 3 ведомого конического колеса 2 на то" рец 13 ступицы 15 ведущего цилиндри- у ческого колеса 14 и далее торцом 18 на торец 19 втулки 20 шарнира 21 с выпуклой 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.

Прн 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 сторону 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 подшипника 28 не имеет перемещений и углов поворота, т.е. не будет прогибаться.

Вал 10 ведущего цилиндрического колеса нод 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 конического колеса упирается в торец

6 внутреннего кольца ? 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 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 не зафиксированы друг относительно друга, по1123901 этому сечение вала 10 в зоне стыка упомянутых торцов имеет наибольший ,прогиб.

Участки вала 10, где расположены ступицы 3 ведомого конического колеса 5

2 и ступица 15 ведущего цилиндрического колеса 14 из-sa большой изгибной жесткости форму существенно не изменяют. Поэтому как до, так и после нагружения торец 4 ступицы 3 ведомого 10 конического кольца 2 будет параллелен торцу 5 этой же ступицы. Торец

13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 будет параллелен торцу 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 ступицы 15 ведущего цилиндрического коле- 20 са 14.

Торец 13 ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14, расположенный вблизи сечения наибольшего прогиба вала 10 ведущего цилиндрическо- 25 го 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 подшнп- З0 ника 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 но вогнутой сферической поверхности 23 радиуса R втулки 24 также относительно точки 32. Втулка

24 своим торцом 25 воздействует на 40 торец 2б внутреннего кольца 27 основного подшипника 28 и при этом не поворачивается.

При этом втулки 24 и 20 шарнира 21 вращаются совместно с валом 10 сту 45 лицей 15 ведущего цилиндрического колеса 14 и внутренним кольцом 27 основного подшипника 28.

Так как ось втулки 20 с выпуклой . сферической поверхностью 22 из-за по50 ворота ступицы 15 ведущего цилиндрического колеса 14 имеет наклон к оси втулки 24 с вогнутой сферической поверхностью 23 под углом, определяемым прогибом вала 10 ведущего цилинд55 рического колеса 14 в зоне торце 13 ступицы 15, то эа каждый оборот вала по сферическим поверхностям 22 и 23 будет происходить относительное проскальзывание на величину прогиба вала 10.

Так как величина прогиба назначается, исходя из работоспособности зубчатых передач и не превьш ает О, 10—, О, 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 явлений этих поверхностей, так как они подготовлены для работы в условиях таких микроперемещений. Втулки .20 и 24 нзготавляются 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 повышает 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 на1123901

Составитель А. Кретов

Редактор И. Товтин Техред 3,Палий

Корректор М. Иаксимишинец

Заказ 8188/18 Тираж 65б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 гружение тел качения основного подшипника, что повышает его долговечность, разгрузить заднюю опору от перекашивающего влияния под нагрузкой ступицы ведущего цилиндрического колеса и повысить ее долговечность и, тем самым, повысить долговечность главной передачи в целом.