Привод рабочего органа землеройной машины

 

ПРИВОД РАБОЧЕГО ОРГАНА ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, включающий двигатель и трансмиссию с демпфером. установленным на валу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения крутильных колебаний, демпфер выполнен из по крайней мере двух фрикционных дисков, жестко зшсреплеиных на валу, шарнирно уст ядвнной на валу инерционн «г&4сы с выполненными по ее окружности пазами и фрикционных колец с выполненньо4И по юс окружности выступами, которые расположены с возможностыо углового смещения относительно вала в пазах инерционной массы, причем последняя имеет упругие элементы, установлен§ ные с возможностью взаимодействия с фрикционными кольцами. 3 « / / / N9 QO т О9 fPuz.1 Ь. А JF ж

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ХЭВ В

РЕСПУБЛИН (i%SU(ii) 11

3459 Е 02 F 9/20 (21) 3585638/29-03 (22) 22.04,83 .(46) 15.12.84. Бюл. № 46 (72) А.Н.Чукичев, В.И.Варава, 10.А.Добрынин и В.В.Куличенко (71) Ленинградский научно-исследовательский институт лесного хозяйства (53) 621.879(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 924284, кл. Е 02 F 9/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 697652, кл. E 02 F 9/20, 1975 (прототип). (54) (57) ПРИВОД РАБОЧЕГО ОРГАНА ЗЕИЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, включающий двигатель и трансмиссию с демпфером, установленным на валу, о т л и ч а шийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения крутильных колебаний, демпфер выполнен из по крайней мере двух фрикционных дисков, жестко закрепленных на валу, шарнирно.усзаа жценной на валу инерционной;- ма4Ъы с выполненны- ми по ее окружности пазами и фрикционных колец с выполненными по нх окружности выступами, которые расположены с возможностью углового смещения относительно вала в пазах инерционной массы, причем последняя имеет упругие элементы, установленные с возможностью взаимодействия с фрикционными кольцами.

1 1 29300

Изобретение относится к землеройным машинам, а конкретнее к приводу землеройно-метательной машины, предназначенной преимущественно для работы с лесными почвами, а именно к приводам рабочих органов этих машин,,обеспечивающим возможность их использования в условиях повышенной динамической нагруженности, например при тушении лесных пожаров направленной струей грунта или прокладке заградительных минерализованных полос землеройно-метательными машинами.

Известен привод для машин с периодически меняющейся нагрузкой, в частности для карьерных экскаваторов, у которого приводной орган связан с рабочим органом посредством упругих элементов, преимущественно через стационарные или планетарные передачи с узлами, упруго установленными в раме машины или агрегатами,1

Однако данные приводы не могут быть успешно использовайы в земле:ройно-метательных машинах, предназначенных для работы с лесными почвами, которые имеют в своем составе большое количество различных древесных включений (корневые лапы, порубочные остатки, валеж и т.п.), а также в руде случаев и каменистые включения. При обработке таких почв в результате преодоления попадающихся препятствий трансмиссия рабочего органа постоянно подвергается большому спектру частот крутильных колебаний, которые не могут быть погашены динамическими гасителями, так как последние гасят только выбранные единичные частоты крутильных колебаний, Это снижает надежность работы землеройно-метательной машины в целом и делает невозможным использование этого привода в условиях лесных почв.

20

35

45

Наиболее близким к предлагаемому является привод рабочего органа землеройной машины,,включающий двигатель и трансмиссию с демпфером, установленным на валу.

Корпус рабочего органа свободно .посредством подшипников установлен на выходном валу, на конне которого выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с гайкой демпфера, установленной с возможностью осевого перемещения по направляющей. Перемещение гайки ограничено упругим элементом. При крутильных колебаниях вала с крестовиной происходит осевое перемещение гайки демпфера относительно корпуса рабочего органа. Этому перемещению препятствует упругий элемент, посредством которого при осевом смещении рабочего органа изменяется угловая жесткость ведомого вала и, как следствие, крутильная частота колебаний. Этим достигается смещение резонансной зоны рабочего органа с уменьшением амплитуд крутильных колебаний $23.

Однако поглощение энергии крутильных колебаний в этом приводе происходит вследствие внутреннего трения в ничтожном количестве В упругом элементе, которое может гасить крутильные колебания, только малой амплитуды. Весьма малая демпфирующая способность указанного упругого элемента исключает возможность использования привода в целом в условиях лесных почв. При использовании известного привода в землеройно-метательных машинах, работающих в условиях лесных почв, из-за наличия в таких почвах различных включений часто происходит резкое торможение рабочего органа при встрече с не.преодолимыми препятствиями, в связи, с чем передаваемый крутящий момент резко изменяется, что приводит к возникновению повышенных амплитуд крутильных колебаний на валу трансмиссии, обладающему наименьшей жесткостью, а также на всей крутильной системе трансмиссии. Вместе с тем поспе прохождения препятствия происходит резкое возрастание крутящего момента, действие которого на крутильную систему трансмиссии аналогично действию крутящего момента при резком торможении рабочего органа, т.е. система трансмиссии также подвергается возрастанию крутильных колебаний больших амплитуд, которые приводят к повышенным динамическим нагрузкам на всю конструкцию устройства.

Так ие изменения крутящего момента происходят постоянно по мере попадания в почве включений. Причем его изменение пропорционально силе воздействия препятствия на рабочий орган.

В ряде .случаев, когда частоты свободных крутильных колебаний самого:вала совпадают с частотой периоди1129300 кольцами. чески меняющегося им передаваемого крутящего момента, могут возникнуть резонансные колебания, ведущие непосредственно к поломке вала наименьшей жесткости или разрушению упругого 5 элемента.

Таким образом, при работе в условиях лесных почв постоянно возникаю) щие в трансмиссии крутильные колебания больших амплитуд являются 1О причиной повышенных динамических нагрузок которые приводят к поломке отдельных узлов и деталей привода, что в конечном итоге делает невозможным его использование в указанных услоюиях.

Цель изобретения — повышение надежности привода путем уменьшения крутильных колебаний.

Указанная цель достигается тем, что в приводе рабочего органа землеройной машины, включающем двигатель и трансмиссию с демпфером, установленным на валу, демпфер выполнен из по крайней мере двух фрикционных дис-25 ков, жестко закрепленных на валу, шарнирно установленной на валу инерционной массы с выполненными по ее окружности пазами и фрикционных ко. лец с выполненными по их окружности выступами, которые расположены с воэможностью углового смещения относительно вала в пазах инерционной массы, причем последняя имеет упругие элементы, установленные с возможнос. 35 .тью взаимодействия с фрикционными

На фиг. 1 изображена схема привода рабочего органа землеройно-мета- 40 тельной машины; на фиг. 2 — демпфер, радиальный разрез; на фиг. 3 - раз рез А-А на фиг ° 2; на фиг. 4 — последовательное увеличение зазоров (a —при установке двух ведущих фрикцион- 45 ных дисков, 6 — то же, четырех ведущих фрикционных дисков); на фиг. 5— последовательное расположение пазов в инерционной массе при двух ведущих фрикционных дисках; на фиг. 6 — ва- 50 риант конструкции с четырьмя ведущими фрикционными дисками; на фиг. 7 график гашения крутильных колебаний (a — при использовании предлагаемой конструкции, 6- эащемления малых 55 амплитуд колебаний в случае одного ведущего фрикционного диска; в — при .использовании прототипа).

Привод рабочего органа землероино-метательной машины, например грунтомета для тушения лесных пожаров, включает приводной двигатель 1 и трансмиссию, передающую крутящий момент рабочему органу в виде фрезы

2. В качестве приводного двигателя может быть использован, например, I двигатель трактора, соединенный посредством карданной передачи 3 с редуктором 4 отбора мощности трактора. Редуктор 4 второй карданной передачи 5 соединен с редуктором 6 грунтомета, передающим крутящий момент на фрезу 2. Редуктор 6 выполнен, например, трехступенчатым и содержит первичный 7 и вторичный 8 валы, а также несущий вал 9, на конце которого смонтирована фреэа 2. На одном иэ указанных валов, в частности, на валу 9, установлена муфта 10 предельного момента. Валом наименьшей жесткости в системе трансмиссии яв-. ляется, например, первичный вал 7.

В общем случае вал наименьшей жесткости в каждой конкретной трансмиссии определяется расчетным путем, исходя из соотношения передаваемого крутящего момента и угла закрутки вала. Конец вала 7 снабжен ступицей

11 с жестко закрепленными на ней, например, двумя ведущими фрикционными дисками 12 и 13 с помощью болтов

14. За ступицей установлено кольцо

15 и шарикоподшипник 16, на наружной обойме которого жестко закреплена инерционная масса, содержащая остов 17 и соединенный с ним винтами 18 корпус 19. Ступица 11 жестко

I .крепится на валу посредством шпонки

20. Ступица 11 кольцо 15 и внутрен-, няя обоймА подшипника 16 прижимаются; к бурту 21 планкой 22, Таким образом, инерционная масса в целом установлена шарнирно относительно вала 7, а ведущие фрикционные диски 12 и 13жестко. Внутри корпуса инерционной массы равномерно по его окружности параллельно оси вала выполнены пазы

23 и 24, в которые входят аналогич- . ные паэам по конфигурации выступы 25 ведомых фрикционных колец 26 и 27, При этом выступы 25 на обоих кольцах

26 и 27 одинаковы по длине, а пазы

23 и 24 разные. Паз 23 больше по длине выступа 25, а паз 24 еще больше по длине паза 23, т.е. длина паза 23 для выступов 25 кольца 26

2 внедряется в нее, снимая ножами поочередно почвенную стружку, постепенно погружаясь в почву. B этом случае, когда в лесной почве не встречаются препятствия в виде корней, камней и т.п., передаваемый крутящий момент остается постоянным, при этом первичный 7, вторичный 8 и несущий 9 валы вместе с фрезой 2

10 совершают равномерное вращательное движение. При этом инерционная масса, шарнирно закрепленная на первичном валу 7 и находящаяся поверхностью

28 в силовом фрикционном замыкании

15 с ведущим фрикционным диском 12, жестко закрепленным на ступице 11, совершает также равномерное вращательное движение. Таким образом, при работе грунтомета в почве, не содер20 жащей включения, валы редуктора, инерционная масса и фреза совершают равномерное вращательное движение с постоянной угловой скоростью.

При столкновении фрезы 2 с пре2S пятствием передаваемый ей крутящий момент резко возрастает, вместе с чем резко уменьшается скорость вращательного движения как фреэы, так и всех валов редуктора грунтомета, в том числе и вала 7. При этом под действием сил инерции инерционная

У масса будет стремиться продолжать вращательное движение с прежней уг- ловой скоростью, т.е. с большей, чем у заторможенного вала, и когда момент инерции превысит момент трения между поверхностью 28 инерцион-. ной массы и поверхностью ведущего диска 12, начнется взаимное смещение

40 этих поверхностей. При этом вследствие трения между последними, а также поэтапного включения в работу последующих фрикционных пар скорость м вращения инерционной массы будет также поэтапно тормозиться, а следовательно, и поэтапно будут гаситься крутильные колебания.

5 меньше длины паза 24 для выступов

25 ведомого кольца 27. Таким образом выступы 25 обоих колец 26 и 27 установлены в пазах 23 и 24 инерционной массы с зазорами и возможностью взаимного углового проскальзывания вокруг вала. Причем зазор в последующей паре выступ ведомого кольца — паз инерционной массы больше предыдущего зазора.

В случае установки более двух ведомых колец, например четырех, заI f» 6 4, dt< и и 6, образуемые выступами каждого из последующих ведомых колец с пазами инерционной массы, последовательно увеличиваются. Величина наибольшего (суммарного) зазора (равно как величина максимального углового смещения колец) назначается в зависимости от жесткости вала и требуемого максимал ного момента трения. Например, при нагрузках на рабочий орган до 1000 Н величина наибольшего зазора будет . составлять не более 10 мм. Ведущие фрикционные диски 12 и 13 смонтированы так, что находятся в постоянном фрикционном силовом замыкании с ведомыми фрикционными кольцами 26 и

27, а также одновременно с внутренней торцовой поверхностью 28 корпуса 19 инерционной массы. Силовое замыкание обеспечивается действием пружин 29, установленных равномерно по окружности в углублениях 30 остова 17 инерционной массы. Возможна вместо использования нескольких пружин установка одной пружины, смонтированной в кольцевой проточке, выполненной взамен углублений 30. При этом усилие силового замыкания ведущих фрикционнык дисков 12.и 13 с поверхностью 28 инерционной массы и ведомыми кольцами 26 и 27 посредство дружин 29 должно обеспечить требуемый максимальный момент трения.

Предлагаемый привод в. составе землеройно-метательной машины (грунтомета) работаег следующим образом.

Двигатель 1 передает крутящий момент через карданную передачу 3 редуктору 4 отбора мощности трактора. Соединенный с редуктьром 4 карданной передачей 5 редуктор 6 грунтомета передает крутящий момент рабочему органу в виде фрезы 2.

При опускании рабочего органа на почву, подлежащую обработке, фреза

На первом этапе торможение инер ционной массы будет осуществляться трением между поверхностью 28 и ведущим диском 12 ° В это же время ведомые кольца 26 и 27 будут проворачиваться сначала из-за зазора Ь7„ между лазами 23 выступа 25 ведомого кольца 26 до его окончательной выборки. На графике (фиг. 7a) этому этапу соответствует участок I. После выбора зазора ht< в работу включатся

1129300 две поверхности трения ведомого кольца 26 с фрикционными поверхностями ведущих дисков 12 и 13 до выбора зазора 7 между пазами 24 инерционной массы и выступами 25 ведомого кольца 27. Ведомое кольцо 27 при этом будет продолжать вращение вместе с ведущим диском 13, так как

) Ь|„. Этому соответствует участок 1 граАика. После выбора зазора 10 в работу включается еще одна фрикционная пара — поверхность ведущего диска 13 и ведомого кольца 27;

Этот этап на графике отражен участком 1И. 15

Таким образом, получают ступенчатое нарастание момента трения, гасящее закрутку вала. наименьшей жесткости при столкновении Арезы с препятствием. Причем малые амплитуды 20 крутильных колебаний гасятся малой величиной момента трения, а большие амплитуды — большим моментом трения.

После выхода фрезы из препятствия передаваемый крутящий момент и скорость вращения вала 7 также, как и других валов редуктора и фрезы грунтомета резко возрастают. Резкое увеличение скорости вращения вала 7 приводит к его закрутке на угол, 39 зависящий от величины спада нагрузки. Однако этому препятствует инерционная масса, скорость которой меньше скорости вращения вала 7 изза действующих на нее сил инерции.

При этом скорость вращения вала 7 будет больше скорости вращения инерционной массы и ввиду инертности инерционной массы вал 7 будет отно- . сительно нее проворачиваться. Гаше-, ние крутильных колебаний в этом случае будет происходить также поэтапно, как и в случае столкновения Арезы с препятствием. Причем в работу трения включаются последовательно фрикционные поверхности трения: с начала поверхность 28 инерционной массы с ведущим диском 12, затем фрикционные поверхности ведомого кольца 26 с Арикционными поверхностями ведущих дисков 12 и 13 и,. наконец, Арикционная пара ведущий диск

13 — ведомое кольцо 27. Эта последовательность гашения соответствует этапам IV, V u VI графика. При малых ,усилиях воздействия почвы на фреэу возникают малые крутильные колебания, которые могут гаситься только трением между поверхностью инерционной массы и фрикционной поверхностью ведущего диска 12 без участия других Арикционных пар. При еще меньших усилиях воздействия почвы на фрезу колебания поглощаются упругостью валов.

В случае встречи фрезы с непреодолимым препятствием, когда момент сопротивления, противодействующий вращению фрезы, больше крутящего момента, муфта 10 предельного момента разъединяет Арезу с трансмиссией, предотвращая тем самым поломку узлов и деталей привода.

Применение изобретения повышает надежность привода землеройно-метательной машины.

1129300

II29300

Составитель Л. Котельникова

Редактор Ю. Ковач Техред Ж. Кастелевич Корректор О. Билак

Заказ 9413/23 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал 1ПП1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4