Електромеханічний осьовий привід варіатора

Електромеханічний осьовий привід варіатора, переважно встановлюваний на нерухомій осі зернозбирального самохідного комбайна, який містить двоступінчастий планетарно-кривошипний редуктор, який включає закріплене на його корпусі велике і з'єднане з гвинтом мале центральні зубчасті колеса, утворюючий з центральними колесами багатопарне дрібномодульне зачеплення, яке самогальмується, двовінцевий сателіт, розміщений через підшипник та ексцентрикову втулку на консольно встановленому на спарених підшипниках швидкохідному валу, балансир та прокладку, скріплений з корпусом редуктора реверсний електродвигун, вал якого встановлений в ексцентрикову втулку та з'єднаний з нею та зі швидкохідним валом єдиною шпонкою, розміщену в корпусі редуктора спарену підшипникову опору гвинта, цилі C2 2 (11) 1 3 вленій за одне ціле з ходовим гвинтом шайбі і встановлених в отвори бронзових втулок, які підносяться над передньою кришкою, та реверсний електродвигун, вал якого зроблений за одне ціле з черв'яком редуктора (див. складальне креслення №272.41.311.08.00.00.00 СБ варіатора вентилятора КЗС «Лан» виробництва ЗАТ завод «Автоштамп», м. Олександрія, Україна). Зазначений привід центральним різьбовим отвором передньої кришки нерухомо кріпиться на різьбовому хвостовику нерухомої осі КЗС та законтрюється за допомогою пари гайок, а двома стержневими штоками упирається у втулку, встановлену на внутрішній обоймі опорного підшипника рухомого в осьовому напрямку конусного фланця варіатора. Регулювання швидкості варіатора КЗС здійснюється зворотно-поступальним переміщенням ходового гвинта приводу. Використання черв'ячного редуктора з бічним розташуванням електродвигуна забезпечує малі габарити приводу і надійну фіксацію його штока в робочих положеннях. У той же час малі передавальні числа черв'ячних редукторів ведуть до підвищеної швидкості обертання гайки, і, як наслідок, до підвищеної лінійної швидкості зворотно-поступального переміщення ходового гвинта і скріплених із ним стержневих штоків (2.5...3мм/с), що при повній відсутності в конструкції елементів демпфірування ходового гвинта в кінцевих робочих положеннях у ряді випадків призводить до заклинювання системи гвинт — гайка. Це знижує надійність роботи приводу та погіршує його експлуатаційні властивості. Крім того, у зазначеній конструкції приводу відсутні елементи пиловологозахисту. Це потребує застосування захисного кожуха, який ускладнює конструкцію і збільшує вартість приводу варіатора, погіршує режим охолодження електродвигуна. Найбільше близьким за технічною суттю до запропонованого є електромеханічний осьовий привід варіатора, встановлюваний на нерухомій осі КЗС, що містить двоступінчастий планетарнокривошипний редуктор, що включає закріплене на його корпусі велике та з'єднане з гвинтом мале центральні зубчасті колеса, утворюючий з центральними колесами багатопарне мілкомодульне зачеплення, що самогальмується, двовінцевий сателіт, розміщений через підшипник та ексцентрикову втулку на консольно встановленому на спарених підшипниках швидкохідному валі, балансир та прокладку, скріплений з корпусом редуктора реверсний електродвигун, вал якого встановлено у ексцентрикову втулкута з'єднаний з нею та зі швидкохідним валом єдиною шпонкою, розміщену в корпусі редуктора спарену підшипникову опору гвинта, циліндричний корпус приводу, у поздовжньому пазу якого встановлена направляюча шпонка, кришку з сальниковим ущільненням на торці, ходову гайку з зовнішнім кільцевим виступом, яка взаємодіє з гвинтом, циліндричний шток, встановлене на торці гвинта кільце з сальниковим ущільненням та елементи кріплення приводу, виконані у вигляді двох секторальних виступів на торці штока та центрального глухого отвору в гвинті (див. патент України №52774, МКВ F16H25/20, F16H9/18, А01Д69/02, (Фіг.1, 3). 63458 4 Зазначений електромеханічний осьовий привід варіатора різьбовим отвором гвинта нерухомо кріпиться на різьбовому хвостовику нерухомої осі КЗС і законтрюється за допомогою пари гайок, а двома секторальними виступами штока упирається у втулку, встановлену на внутрішній обоймі опорного підшипника рухомого в осьовому напрямку конусного фланця варіатора. Регулювання швидкості варіатора КЗС здійснюється шляхом передачі реверсного обертання вала електродвигуна через планетарно-кривошипний редуктор на велике центральне зубчасте колесо, а від нього на скріплені між собою корпуси редуктора і приводу. Обертання корпусу приводу через встановлену в ньому направляючу шпонку перетворюється системою гвинт — гайка в зворотно-поступальне переміщення штока з двома секторальними виступами. Електромеханічний осьовий привід варіатора за патентом №52774 у порівнянні з відомими здатен розвинути в 2...3 рази більше осьове зусилля на штоку, має оптимальну для керування (0.5...0.8мм/с) швидкість його переміщення при досить невеликому споживанні електроенергії, пиловологозахищений та має надійне самогальмування штоку в робочих положеннях. Проте практика застосування зазначеного приводу варіатора виявила складність рішення питання підведення електричного кабелю до реверсного електродвигуна, який у процесі регулювання швидкості варіатора здійснює спільно з корпусом редуктора 2...4 оберти навколо осі, що знижує надійність приводу варіатора, погіршує його експлуатаційні властивості. Створення ж чотирипровідного електричного кабелю, що мав би достатню гнучкість при скручуванні та його кріплення в КЗС є складною технічною задачею. Крім того, у більшості випадків установка приводу варіатора вимагає доробки облицювання КЗС у частині виконання в ній вікон, закритих ковпаками, для розміщення додаткових витків кабелю на продовженні осі електродвигуна. Конструкція приводу варіатора за патентом №52774 також цілком не виключає заклинювання системи гвинт - гайка в кінцевих робочих положеннях, що знижує надійність роботи приводу. Застосування ж для рішення цієї задачі електродвигунів із великими пусковими моментами ускладнює їхню конструкцію і збільшує вартість приводу варіатора. Таким чином, актуальними задачами створення електромеханічних осьових приводів варіаторів, встановлюваних на нерухомих осях КЗС, є підвищення надійності їхньої роботи і поліпшення їхніх експлуатаційних властивостей. Для цього пропонується електромеханічний осьовий привід варіатора, переважно встановлюваний на нерухомій осі КЗС, що містить двоступінчастий планетарно-кривошипний редуктор, який включає закріплене на його корпусі велике і з'єднане з гвинтом мале центральні зубчасті колеса, утворюючий з центральними колесами багатопарне мілкомодульне зачеплення, яке самогальмується, двовінцевий сателіт, розміщений через підшипник та ексцентрикову втулку на консольно встановленому на спарених підшипниках швидко 5 хідному валі, балансир та прокладку, скріплений з корпусом редуктора реверсний електродвигун, вал якого встановлений в ексцентрикову втулку та з'єднаний з нею та зі швидкохідним валом єдиною шпонкою, розміщену в корпусі редуктора спарену підшипникову опору гвинта, циліндричний корпус приводу з сальниковим ущільненням на торці, ходову гайку з зовнішнім кільцевим виступом, яка взаємодіє з гвинтом, циліндричний шток і елементи кріплення приводу, обладнати амортизаційними прокладками, а елементи його кріплення зробити у вигляді різьбової втулки з поперечною планкою на торці та взаємодіючої з ними через пружинну шайбу впотай контрувальної гайки з кільцевим буртом, при цьому на торці корпуса приводу зробити два радіальних виступи з поперечними пазами під установку планки, жорстко скріплені болтами з останньою, у виконаному за одне ціле з ходовою гайкою циліндричному штоку на ширині планки зробити поперечний паз, бічні стінки якого взаємодіють із планкою, гвинт зробити порожнистим, із різьбовим хвостовиком на торці, з'єднаним через амортизаційну прокладку з встановленим на спарених підшипниках тихохідним валом, на протилежному торці якого закріпити мале центральне зубчасте колесо, а перед зовнішнім кільцевим виступом ходової гайки, у кільцевій проточці встановити другу амортизаційну прокладку, причому контрувальну гайку різьбовою частиною встановити у внутрішню порожнину гвинта з гарантованими кільцевим і осьовим зазорами, а між її кільцевим буртом і внутрішньою поверхнею циліндричного штока встановити сальникове ущільнення. Встановлення між тихохідним валом і різьбовим хвостовиком гвинта, а також у кільцевій проточці ходової гайки перед зовнішнім виступом амортизаційних прокладок цілком виключає заклинювання ходової гайки відносно гвинта в кінцевих робочих положеннях, що підвищує надійність роботи приводу варіатора. Виготовлення елементів кріплення приводу варіатора у вигляді різьбової втулки з поперечною планкою на торці, яка нагвинчується на хвостовик нерухомого валу КЗС до упора у втулку його упорного підшипника, закріпленого на рухомому в осьовому напрямку конусному фланцю варіатора, установка планки в поперечні пази двох радіальних виступів корпуса приводу і кріплення їх між собою болтами, взаємодія планки з бічними стінками поперечного паза циліндричного штока, виготовленого як одне ціле з ходовою гайкою, та встановлення на різьбову втулку через пружинну шайбу впотай контрувальної гайки з кільцевим буртом під сальникове ущільнення, яке взаємодіє з внутрішньою поверхнею циліндричного штока, забезпечують у сукупності спрощення з'єднання приводу з нерухомим валом КЗС, жорсткість кріплення корпуса приводу щодо нерухомого вала КЗС, спрощення конструкції системи гвинт - гайка та пиловологозахищеність ходової частини приводу варіатора, що підвищує його експлуатаційні властивості. Виготовлення гвинта порожнистим і встановлення в його внутрішню порожнину різьбової частини контрувальної гайки з гарантованими кільце 63458 6 вим і осьовим зазорами дозволяє зберегти лінійні розміри приводу варіатора. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображений поздовжній розріз запропонованого електромеханічного осьового приводу варіатора у крайньому втягнному положенні ходової гайки і рухомого конусного фланцю варіатора, штриховою лінією - крайнє висунуте положення ходової гайки, на Фіг.2 - вигляд А на Фіг.1. Запропонований електромеханічний осьовий привід (Фіг.1) варіатора складається з таких основних частин: реверсного електродвигуна, двоступінчастого планетарно-кривошипного редуктора, системи гвинт-гайка та елементів кріплення приводу на нерухомій осі КЗС. Двоступінчастий планетарно-кривошипний редуктор складається з корпуса 1, закріпленого в ньому великого центрального зубчастого колеса 2, встановленого на спарених підшипниках 3 тихохідного вала 4 із закріпленим на торці більшого діаметра малим центральним зубчастим колесом 5, двовінцевого сателіта 6, розміщеного через підшипник 7 та ексцентрикову втулку 8 на консольно встановленому в тихохідному валі 4 на спарених підшипниках 9 швидкохідному валі 10, балансира 11 і прокладки 12. Двовінцевий сателіт 6 утворює з центральними зубчастими колесами 2 і 5 багатопарне мілкомодульне зачеплення, яке самогальмується, та має підвищену несучу здатність за мінімальних радіальних розмірів. Реверсний електродвигун 13 фланцем 14 з'єднано з корпусом редуктора 1, а валом 15 встановлено в ексцентрикову втулку 8 і з'єднано з нею та зі швидкохідним валом 10 єдиною шпонкою 16. На торці електродвигуна 13 розміщене чотириконтактне штепсельне рознімання 17. Система гвинт - гайка складається зі з'єднаного різьбовим хвостовиком 18 через амортизаційну прокладку 19 гвинта 20 з внутрішньою порожниною 21 і встановленої на гвинті 20 ходової гайки 22 із зовнішнім кільцевим виступом 23 і зробленим за одне ціле з нею циліндричним штоком 24 з поперечним пазом 25. Перед кільцевим виступом 23 у кільцевій проточці ходової гайки встановлена друга амортизаційна прокладка 26. Гвинт - гайка розміщена в циліндричному корпусі приводу 27, з'єднаним різьбовим з'єднанням з корпусом редуктора 1. На торці корпуса приводу 27 у внутрішньому кільцевому бурті 28 встановлене сальникове ущільнення 29, що взаємодіє з циліндричним штоком 24, а на зовнішній поверхні корпуса виконані два радіальних виступи ЗО із поперечними пазами (Фіг.2). Елементи кріплення приводу на нерухомій осі КЗС зроблені у вигляді різьбової втулки 32 з поперечною планкою 33 на торці і взаємодіючої з ними через пружинну шайбу 34 впотай контрувальної гайки 35 із кільцевим буртом 36. Поперечна планка 33 встановлена в пази радіальних виступів 30, жорстко скріплена з виступами болтами 37 і взаємодіє з бічними стінками Б поперечних пазів 25 циліндричного штока 24 (Фіг.2). контрувальна гайка 35 різьбовою частиною установлена у внутрішню порожнину 21 гвинта 20, створюючи при цьому гарантовані кільцевий і осьовий, у крайньому втяг 7 нутому положенні ходової гайки 22, зазори. Між кільцевим буртом 36 контрувальної гайки 35 та внутрішньою поверхнею циліндричного штока 24 установлене сальникове ущільнення 38. Різьбова втулка 32 кріпиться на різьбовому хвостовику 39 нерухомої осі 40 і контриться гайкою 35 з пружинною шайбою 34 впотай, при цьому циліндричний шток 24 торцем В взаємодіє з втулкою 41, установленої на внутрішній обоймі опорного підшипника 42 рухомого конусного фланця 43 варіатора. Робота запропонованого електромеханічного осьового приводу варіатора здійснюється таким чином. Вмикають реверсний електродвигун 13 через штепсельне рознімання 17. Через шпонку 16 обертання вала 15 електродвигуна передається одночасно на швидкохідний вал 10 та ексцентрикову втулку 8, а від останньої через підшипник 7 на двовінцевий сателіт 6. В результаті силової взаємодії двох спарених між собою вінців сателіта 6 із відповідними центральними зубчастими колесами 2 і 5, центральне колесо 5 передає тихохідному валу 4 і скріпленому з ним порожнистому гвинту 20 із установленою на ньому ходовою гайкою 22 обертальне прямування з кутовою швидкістю, зменшеної кратно передавальному числу двоступінчастого планетарно-кривошипного редуктора з одночасним збільшенням до розрахункового розміру їхнього крутячого моменту. При цьому зроблений як одне ціле з ходовою гайкою 22 циліндричний шток 24 взаємодіє бічними стінками Б його поперечного пазу 25 з нерухомо встановленою на різьбовому хвостовику 39 нерухомої осі 40 КЗС поперечною планкою 33, у результаті чого циліндричний шток здійснює поступальне переміщення з осьовим зусиллям на торці В. Через втулку 41 і підшипник 42 циліндричний шток 24 переміщає рухомий конусний фланець 43 варіатора (штрихова лінія на Фіг.1), у результаті чого досягається зміна кутової швидкості обертання варіатора. У крайньому передньому положенні ходова гайка 22 взаємодіє зовнішнім кільцевим виступом 23 через амортизаційну прокладку 26 із внутрішнім кільцевим буртом 28 нерухомого корпуса приводу 27, а в крайньому задньому положенні взаємодіє торцем через амортизаційну прокладку 19 із тихохідним валом 4. В обох випадках амортизаційні прокладки за рахунок пружних властивостей їхнього матеріалу плавно гасять кінетичну енергію ходової гайки 22, не допускаючий заклинювання з гвинтом 20, чим досягається підвищення надійності роботи приводу варіатора. Виконання елементів кріплення приводу варіатора у вигляді жорстко закріплених за допомогою контрувальної гайки 35 і пружинної шайби 34 на різьбовому хвостовику 39 нерухомої осі 40 КЗС різьбової втулки 32 з поперечною планкою 33, встановленої в поперечні пази 31 двох зовнішніх радіальних виступів 30 корпуса приводу 27 і скріпленої з ними болтами 37, забезпечує нерухомість скріплених між собою корпуса приводу 27, корпуса редуктора 1 і реверсного електродвигуна 13 у 63458 8 процесі функціонування приводу варіатора. Це дозволяє за рахунок 4...5-кратного зменшення маси обертових елементів приводу, що забезпечують передачу крутячого моменту від редуктора до системи гвинт — гайка, зменшити енергетичні втрати приводу варіатора, а також виключити проблему підключення електричного кабелю до реверсного електродвигуна 13, що підвищує експлуатаційні властивості приводу варіатора. Виконання поперечною планкою 33 додаткової функції направляючого елемента циліндричного штоку 24 ходової гайки 22 не потребує установки в корпусі приводу направляючої шпонки, що спрощує конструкцію приводу варіатора, зменшує діаметральні розміри і масу його корпуса 27. Виготовлення гвинта 20 порожнистим і установка в його внутрішню порожнину 21 різьбової частини контрувальної гайки 35 із гарантованими кільцевим і осьовим зазорами дозволяє зберегти лінійні розміри приводу варіатора. Встановлення між кільцевим буртом 36 контрувальної гайки 35 і внутрішньою поверхнею циліндричного штока 24 сальникового ущільнення 38 підвищує надійність пиловологозахищеності приводу варіатора. Дослідний зразок запропонованого електромеханічного осьового приводу варіатора пройшов автономні стендові та натурні в польових умовах (в складі варіатора вентилятора КЗС «Лан») випробування. Результати випробувань -задовільні. Комп’ютерна верстка О. Чепелев Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601