Система управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором самоходного энергетического средства

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам управления рабочим оборудованием самоходных энергетических средств, предназначенных для передачи мощности двигателя рабочим органам машин, и предусматривает автоматическое отключение передачи крутящего момента на хвостовик вала отбора мощности при остановке движения машинно-тракторного агрегата и тем самым возможность устранения захвата пользователя незащищенными элементами карданного вала, система использует имеющуюся на энергетическом средстве коробку перемены передач 1 и рычаг 2 коробки перемены передач (КПП) и дополнительно содержит качающуюся рамку 3 с поперечным пазом 4, установленную в КПП над ползунами 5 с пазами 6 так, что при включении любой передачи рамка 3 совершает угловой поворот на оси 7, заставляя поворачиваться жестко связанный с рамкой 3 золотник 14, имеющий общую ось вращения с золотником 8. На поверхности золотника 14 выполнены обходные продольные не связанные друг с другом и с осевым каналом 15 каналы 16 и 17. Размеры и взаимное расположение каналов таково, что канал 16 может соединять магистрали 22 и 23, а канал 17 соединять магистрали 23 и 24 со сливной магистралью 26. Магистраль 23 соединена с исполнительным цилиндром 27 водила, корпус распределителя 9 связан с исполнительным цилиндром 33, взаимодействующим с тормозным шкивом 38 солнечной шестерни 42. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Устройство относится к области машиностроения, в частности к системам управления рабочим оборудованием тракторов и самоходных энергетических средств, предназначенных для передачи мощности двигателя на привод рабочих органов.

Известна система управления приводом заднего вала отбора мощности (ВОМ) с планетарным редуктором, которая содержит рычаг управления, защелку рычага, рычаг, тягу, стопорную пластину. Рабочее оборудование для привода заднего вала отбора мощности содержит приводной вал с коронной шестерней, солнечную шестерню, водило с тремя сателлитами и ведомым валом с хвостовиком, тормозной шкив и тормозную колодку солнечной шестерни, тормозной шкив и тормозную колодку водила сателлитов.

Задний вал отбора мощности может включаться в работу при работающем двигателе, как при включенной трансмиссии независимо от выключения сцепления (независимый ВОМ), так и при выключенном сцеплении (зависимый ВОМ). В случае независимого ВОМа крутящий момент на него передается следующим образом. Пользователь, находясь в кабине трактора, выводит фиксатор рычага управления и переводит его из нейтрального положения или положения "ВОМ - Выключено" в положение "ВОМ - Включено". При этом шкив солнечной шестерни и связанная с ним солнечная шестерня затормаживаются, вынуждая приводной вал и жестко связанную с ним коронную шестерню, вращаться вокруг неподвижной солнечной шестерни, вовлекая во вращательное движение водило с тремя сателлитами и жестко связанный с ним ведомый вал, конец которого имеет шлицы для присоединения к нему карданного вала прицепной или навесной сельскохозяйственной машины. Одновременно с затормаживанием шкива солнечной шестерни происходит растормаживание шкива водила сателлитов [В.А. Родичев и др. "Тракторы и автомобили", Агропромиздат, 1986, с. 270-276].

Основным недостатком указанной системы управления приводом заднего ВОМ с позиции безопасности оборудования является возможность выхода пользователя из кабины для устранения различных технических или технологических отказов при вращающемся ВОМ и сочлененным с ним карданном вале, выступающие элементы которого часто захватывают одежду пользователя, что приводит к травмам различной степени тяжести (летальный, инвалидный и др. исходы). В качестве одного из примеров, поясняющих сущность явления, в приложении помещен акт о несчастном случае с летальным исходом, произошедшем при обслуживании карданной передачи машинно-тракторного агрегата.

Для устранения травм, вызываемых вращающимися элементами ВОМ и карданного вала, широкое применение получили защитные кожухи, состоящие из двух частей, одна из которых с помощью цепочки крепится к неподвижной части трактора, а другая - к неподвижной части агрегатируемой сельскохозяйственной машины. Однако в процессе эксплуатации в связи с необходимостью проведения технического обслуживания карданной передачи, удаления растительной массы из-под кожуха, из-за генерирования кожухами высокого уровня шума пользователи часто демонтируют защитные кожухи и в дальнейшем их не используют.

Появились технические решения, предотвращающие снятие защитных кожухов, в которых используется принцип отключения крутящего момента с хвостовика ВОМ на карданный вал.

Наиболее близким (прототип) к предлагаемому техническому решению является устройство (SU N 635351, F 16 H 1/02, 1972) , в котором посредством дополнительной шлицевой втулки, соединяющей вращающийся хвостовик ВОМ с дополнительным промежуточным валом, заканчивающимся таким же хвостовиком, что и на ВОМ трактора, и размещенном в дополнительном корпусе, установленном на подшипнике хвостовика ВОМ трактора и имеющем три подпружиненные оси, взаимодействующие с защитным кожухом так, что при снятии последнего оси под действием пружин сдвигают шлицевую втулку с хвостовика ВОМ, исключая тем самым передачу крутящего момента на карданный вал.

К числу основных недостатков данного устройства относятся: возможность использования системы управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором со снятым с карданного вала защитным кожухом, так как блокировочное устройство встроено в систему пуска заднего вала отбора мощности параллельно, и его элементы могут быть демонтированы пользователем; высокая металлоемкость и трудоемкость изготовления.

Заявляемое изобретение обеспечивает безопасность пользователя, а именно, исключение его травмирования выступающими элементами вращающегося вала отбора мощности и сочленного с ним карданного вала агрегатируемой машины за счет предотвращения передачи крутящего момента при остановке машинно-тракторного агрегата.

Сущность изобретения заключается в следующем. Система управления приводом заднего вала отбора мощности самоходного энергетического средства, содержащая коробку перемены передач (КПП) с рычагом, включает рычаг управления, штоки, тормозные колодки, тормозной шкив водила сателлитов, тормозной шкив солнечной шестерни, планетарный редуктор с валом отбора мощности. Система отличается тем, что КПП снабжена рамкой с поперечным пазом, охватывающим рычаг КПП. Система также содержит распределитель с установленными в нем с возможностью независимого углового поворота вокруг общей оси двумя золотниками.

Первый золотник поворачивается с помощью жестко присоединенной к внешнему торцу золотника рамки, при повороте ее рычагом КПП. Поворот второго золотника осуществляется пользователем из кабины трактора с помощью рычага управления. Оба золотника имеют общий осевой канал, связанный с тремя радиальными каналами первого золотника и одним радиальным каналом второго золотника. Связь золотников с нагнетательными и сливными магистралями осуществляется посредством двух обходных продольных каналов, выполненных в виде шпоночного паза и не связанных между собой и другими каналами. Параметры и расположение обходных каналов обеспечивают при переводе пользователем второго золотника с помощью рычага управления в положение "ВКЛЮЧЕНО" или "ВЫКЛЮЧЕНО" изменение направления потока рабочей жидкости. Исполнительный цилиндр водила с поршнем жестко связан со штоком тормозной колодки для взаимодействия посредством пружины и рабочей жидкости с тормозным шкивом водила сателлитов с возможностью его затормаживания или растормаживания. Исполнительный цилиндр солнечной шестерни включает поршень, шток, втулку, пружину и тормозную колодку. Поршень и тормозная колодка жестко связаны между собой посредством штока. Шток введен во втулку, торец которой жестко закреплен к поршню. На внешней поверхности втулки, во внутренней полости цилиндра, расположена пружина, предназначенная для растормаживания шкива солнечной шестерни.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемой системы управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором в положении "Нейтраль"; на фиг. 2 - то же, в положении "ВОМ Выключен"; на фиг. 3 - то же, в положении "ВОМ Включен".

Система содержит коробку перемены передач 1, рычаг 2 коробки перемены передач, качающуюся рамку 3 с поперечным пазом 4, установленную в коробке перемены передач 1 над ползунами 5 с пазами 6 так, что при их перемещении рамка совершает угловой поворот на оси 7 вместе с золотником 8, размещенным в корпусе распределителя 9. В золотнике 8 выполнены три радиальных канала 10, 11 и 12, соединенные между собой осевым каналом 13. Каналы 10 и 11 предназначены для движения по ним нагнетаемого потока рабочей жидкости при включении рычагом 2 какой-либо передачи, а канал 12 - для слива жидкости из цилиндра шкива солнечной шестерни. Внутри корпуса распределителя 9 соосно с золотником 8 размещен золотник 14 так, что его осевой канал 15 постоянно связан с осевым каналом 13 золотника 8. На цилиндрической поверхности золотника 14 выполнены в виде шпоночного паза продольные обходные каналы 16 и 17, не связанные с другими каналами, а также радиальный канал 18, соединяющийся с осевым каналом 15. Золотник 14 может занимать в корпусе распределителя 9 с помощью рычага управления 19 два положения: "Выключено" и "Включено". Размеры продольного обходного 16, радиального 18 каналов и их взаимное расположение между собой и продольным обходным каналом 17 подобраны так, что при установке пользователем золотника 14 с помощью рычага управления 19 в положение "Включено", золотника 8 с помощью рычага 2 КПП в нейтральное положение, вход рабочей жидкости в корпус распределителя 9 по нагнетательным 20 и 21 магистралям перекрывается, магистрали 22 и 23 соединяются продольным обходным каналом 16, а продольный канал 18 соединяет магистраль 24 посредством осевых каналов 15, 13 и радиального канала 12 со сливной магистралью 25. Размеры продольного обходного канала 17 и его расположение относительно каналов 16, 18 и 15 выбираются так, чтобы при установке пользователем золотника 14 с помощью рычага управления 19 в положение "Выключено", золотника 8 с помощью рычага 2 КПП в нейтральное положение продольный обходной канал 17 соединял 23 и 24 каналы со сливным каналом 26, перекрывая связь с другими магистралями. Магистраль 23 соединена с исполнительным цилиндром 27 водила сателлитов. Цилиндр 27 имеет пружину 28, шток 29, жестко связанный с тормозной колодкой 30. Пружина 28 воздействует на поршень 31 и жестко связанный с ним шток 29 и колодку 30, прижимая их к тормозному шкиву 31 водила сателлитов. Распределитель 9 связан посредством магистрали 24 с входом в рабочую полость исполнительного цилиндра 33 солнечной шестерни. Его поршень 34 жестко связан со штоком 35, перемещающимся совместно со втулкой 36, жестко связанный с поршнем 34 и предназначенной для удержания пружины 39, и колодкой 37 шкива 38 солнечной шестерни.

Управление приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором заключается в поэтапном выполнении трех операций: перевод ВОМ в нейтральное положение, при котором тормозные шкивы водила и солнечной шестерни должны быть расторможены; перевод ВОМ в положение "Выключено", при котором затормаживается шкив водила сателлитов и одновременно растормаживается шкив солнечной шестерни; перевод ВОМ в положение "Включено", которому соответствует растормаживание шкива водила сателлитов и затормаживание шкива солнечной шестерни.

Нейтральному положению ВОМ соответствует нейтральное положение рычага 2 коробки перемены передач 1, при котором поперечный паз 4 качающейся рамки 3 совпадает с поперечными пазами 6 ползунов 5, жестко связанный с рамкой 3 золотник 8 расположен в корпусе распределителя 9 так, что его радиальные каналы 10 и 11 перекрыты, а масло из гидросистемы трактора по магистрали 22 заходит в золотник 14, движется по его обходному каналу 16 и из него попадает по магистрали 23 в исполнительный цилиндр 27 водила, где, преодолевая сопротивление пружины 28, отодвигает шток 29 и жестко связанную с ним тормозную колодку 30 от тормозного шкива водила 32. Одновременно масло из исполнительного цилиндра 33 солнечной шестерни под действием пружины 39 по магистрали 24, каналам 18, 15, 13 и 12 золотников 14 и 8 и магистрали 25 идет на слив. При этом тормозная колодка 37 под действием пружины 39 отходит от тормозного шкива 38 солнечной шестерни, что делает невозможным передачу крутящего момента на ВОМ от коробки передач. В то же время свободное, от руки, вращение ВОМ возможно. Пользователь в этом положении может безопасно сочленять хвостовик ВОМ с вилкой карданного вала для последующей передачи крутящего момента рабочим органам прицепных или навесных машин.

Перевод ВОМ в положение "Выключено" осуществляется пользователем только из кабины трактора путем перевода золотника 14 рычагом управления 19 из положения "Включено" в положение "Выключено". При этом золотник 14 поворачивается в корпусе распределителя 9, перекрывая доступ масла из нагнетательной магистрали 22, соединяет магистрали 23 и 24 посредством обходного канала 17 со сливной магистралью 26. В этом положении пружина 28, воздействуя на поршень 31 исполнительного цилиндра 27 и его шток 29, жестко связанный с колодкой 30, затормаживает шквив 32 водила сателлитов. Хвостовик ВОМ становится неподвижным, шкив 38 солнечной шестерни остается расторможенным.

Перевод ВОМ в положение "Включено", при этом осуществляется передача на него крутящего момента, производится пользователем только из кабины трактора путем нажатия на педаль муфты сцепления, если при этом требуется, чтобы машинно-тракторный агрегат оставался неподвижным, и одновременное включение с помощью рычага 2 КПП любой из передач. Золотник 14 распределителя 9 пользователь с помощью рычага управления 19 переводит в положение "Включено". Если же требуется включить ВОМ на движущемся агрегате, то для этого пользователю достаточно только установить золотник 14 с помощью рычага управления 19 в положение "Включено". В процессе выполнения этих операций рычаг 2 КПП, введенный в поперечный паз 4 качающейся рамки 3, повернет ее на оси 7, а вместе с рамкой повернется золотник 8 в корпусе распределителя 9 на угол, при котором один из его радиальных каналов 10 или 11, в зависимости от того, в какую сторону переместится рычаг 2 КПП, откроет доступ маслу в осевые каналы 13 и 15 и в связанную с ними магистраль 24. Одновременно с этим перекрывается выход радиального канала 12 в сливную магистраль 25. По магистрали 22 поток масла поступает в распределитель 9 и по обходному продольному каналу 16 золотника 14 выходит из него, попадая по магистрали 23 в рабочую полость исполнительного цилиндра 27 и отодвигая его поршень 31, связанный с ним шток 29 и колодку 30 от тормозного шкива 32 водила сателлитов. Пружина 28 при этом сжимается под действием передвигающегося поршня 31, а тормозной шкив 32 растормаживается. Одновременно с этим масло из магистрали 24 попадает в рабочую полость исполнительного цилиндра 33, передвигает его поршень 34 и жестко связанный с ним шток 35, который, преодолевая сопротивление пружины 39, перемещается совместно со втулкой 36 и тормозной колодкой 37, до соприкосновения с тормозным шкивом 38 солнечной шестерни, вызывая ее затормаживание. Это вынуждает тормозной вал 40 и жестко связанную с ним коронную шестерню 41 вращаться вокруг неподвижной солнечной шестерни 42, вовлекая во вращательное движение водило 43 с тремя сателлитами 44 и жестко связанный с ним ведомый вал 45, конец которого имеет шлицы 46 для сочленения с ним вилки 47 карданного вала 48 агрегатируемой машины 49.

Предлагаемая система управления приводом заднего вала отбора мощности трактора с планетарным редуктором позволяет сохранить жизнь не менее, чем 120 трактористам ежегодно, а также обеспечить более высокие эксплуатационные и экономические характеристики в сравнении с прототипом.

Формула изобретения

1. Система управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором энергетического средства, содержащего коробку перемены передачи (КПП) с рычагом, включающее рычаг управления, штоки, тормозные колодки, тормозной шкив солнечной шестерни, планетарный редуктор с валом отбора мощности, отличающийся тем, что она снабжена рамкой с поперечным пазом, охватывающим рычаг КПП, установленной над пазами ползунов КПП; распределителем с установленными в нем с возможностью независимого углового поворота вокруг общей оси двумя золотниками, первого - рычагом коробки передач, второго - рычагом управления, исполнительным цилиндром водила с поршнем, жестко связанным со штоком тормозной колодки, для взаимодействия посредством пружины и рабочей жидкости с тормозным шкивом водила сателлитов, с возможностью его затормаживания или растормаживания, исполнительным цилиндром солнечной шестерни с поршнем, связанным жестко со штоком, торцом втулки и с тормозной колодкой, для взаимодействия между собой посредством рабочей жидкости и пружины, охватывающей втулку, с возможностью затормаживания или растормаживания тормозного шкива солнечной шестерни.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что оба золотника распределителя имеют общий осевой канал, связанный с тремя радиальными каналами первого золотника и одним радиальным каналом второго золотника, связанного с нагнетательными и сливными магистралями посредством двух обходных продольных каналов, выполненных в виде шпоночного паза и не связанных между собой и другими каналами, с возможностью обеспечения при переводе пользователем второго золотника с помощью рычага управления в положение "Включено" или "Выключено" изменения направления потока рабочей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3