Дифференциал свободного хода

(71) Специальное констртранспортного машиностро(57) Изобретенроению. Цель износа и улучшение плав трактора на радиусных учас Дифференциал свободного ведущей муфты 2, ведомо пружин ведомой полумуф кольца 7; вершины зубьев нены по радиусу, и центра Устройство позволяет зна шить износ контактирующ трапецеидальных зубьев д повысить плавностЬ работы повороте транспортного с образования переменных сил реакции на элементах бюро орскоияГ.И. Б ко ОБОДНОГ билест- ьшение ие относится к автом изобретения - уме СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ференциалы ко шиностроение ЕТЕНИ 1776582 ности разворота тках его работы. хода состоит из й полумуфты 3, ты 4, запорного которого выполльного кольца 8, чительно уменьих поверхностей ифференциала имеханизма при редства за счетсоставляющих зубьев. 7 ил,сиНа основании вышеизложенного видно,что с увеличением угла наклона боковой поверхности зуба растет радиус закругления, уменьшается сила трения, а следовательно, и уменьшается износ, а также улучшается плавность разворота трактора на радиусном участке его работы. Численные значения сил сОпротивления и трения подсчитываются по формуле: й 1 Я ьТп 5 +а 1) иЩ+а)Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано е конструкциях транспортных машинпреимущественно с шарнирно-сочлененной рамой, 5Известны устройства, в которых для повышения экономичности за счет уменьшения потерь на трение в дифференциалесателлиты при буксовании колес заклиниваются на корпус, обеспечивая блокировку 10дифференциала (см.авт,св. М 1288404,1987),Известен также самоблокирующийсядифференциал, который содержит корпус сразмещенными в нем пальцами, фрикционные муфты, ведущие и ведомые диски и другие элементы, в котором для повышениядолговечности каждая шайба имеет внешнюю цилиндрическую и плоские боковыеповерхности, взаимодействующие с сопряженными поверхностями внутренних чашек(см.авт,св. М 1120132, 1985).Перечисленные устройства сложны конструктивно, кроме того эти устройства непозволяют увеличить прочность, износ и 25долговечность трапецеидальных зубьевцентрального кольца ведущей муфты и трапецеидальных зубьев запорного кольца ве-.домой полумуфты дифференциаласвободного хода без замень 1 отдельных ее 30элементов, а замена вышедших из строядеталей является дорогостоящей и трудоемкой операцией.Целью изобретения является созданиепростой и более надежной в эксплуатации 35конструкции дифференциала с увеличенным сроком службы трапецеидальных зубьев и более плавном разворотом нарадиусных участках работы трактора.Эта цель достигается тем, что в дифференциале свободного хода вершины трапецеидальных зубьев ведомой полумуфтывыполнены с радиусным закруглением. Величина радиуса закругления будет зависетьот угла наклона боковой поверхности зуба 45(см.фиг.б, где показано сечение трапецеидального зуба запорного кольца с разнымнаклоном боковой поверхности и различным радиусом закругления вершины зуба).Из подобия треугольников АВС и 50АВ 1 С 1 см,фиг.б) определяем эту завимость где й 1 - радиус закругления трапецеидального зуба с углом наклона а 1,8 - радиус закругления трапецеидального зуба с углом наклона а.Параметры, входящие в зависимость, представленную в формуле изобретения, отражают изменения радиуса закругления вершины зуба и изменения угла между наклоном боковой поверхности зуба и линией, соединяющей вершину зуба с центром радиуса кривизны, в зависимости от изменения угла наклона боковой поверхности зуба а, а сам угол а является функцией бокового зазора Ь между силовыми зубьями ведущей муфты и ведомой полумуфты.Таким образом, если угол а выбран для одного какого-то определенного зазора Л то а 1 для Й, но как в том, так и в другом случае, должно выполняться условие Й, с 9 аЬ и пс 1 т 9 а 1Ь 1 иначе не будет обеспечен свободный выход силовых зубьев ведомой полумуфты из зацепления.Следовательно, параметры, входящие в зависимость, взяты для 2-х зазоров Ь и Й,показано как влияет увеличение угла наклона боковой поверхности зуба на радиус закругления.В треугольнике АВС:АС - линия, соединяющая центр радиуса В и точку сопряжения радиуса В с боковой поверхностью зуба;АВ - линия, соединяющая вершину зуба с центром радиуса В;В С - линия, соединяющая вершину зуба с точкой сопряжения радиуса и боковой поверхностью зуба;Р + й - угол между линиями АВ и ВС,Треугольники АВС и А 1 В 1 С 1 являются подобными. потоМу, что с увеличением угла наклона боковой поверхности зуба пропорционально увеличиваются стороны АВ, ВС и АС, т.е. получается равенство отношений сторонВС АСА 1 В 1 В 1 С 1 А 1 С 1Поэтому по теореме синусов мы можем записать для подобных треугольников равенство4тйД+а- тп-ра+Рпр з 1 п йсоз й+ Рпр соз й,2где Мсопр, - момент сопротивления, приведенный к ведущей муфте дифференциала;Рпр. - усилие пружины;гср - средний радиус трапецеидальногозуба;1 - коэффициент трения скольжения.Величина радиуса закругления вершины трапецеидального зуба запорного кольца находится в прямой зависимости свозникающей на наклонной поверхностивыталкивающей силой Т, т,е. Т = Я з 1 па(см,фиг.7), Следовательно, чем больше радиус закругления, тем больше будет сила Т,тем меньше будет сила трения, меньше износ и более плавным поворот на радиусномучастке движения трактора или автомобиля,На фиг, 1 представлен вертикальныйразрез дифференциала; на фиг. 2 - внешнийвид дифференциала; на фиг. 3 - изображенысилы, возникающие на трапецеидальныхзубьях запорного кольца ведомой полумуф.- ты; на фиг, 4 - ведущая муфта с закрепленным кольцом; на фиг,5- ведомая полумуфтас запорным кольцом; на фиг. б - сечениетрапецеидального зуба запорного кольца сразным наклоном боковой поверхности иразличным радиусом закругления вершинызуба; на фиг. 7 - изменение выталкивающейсилы Т в зависимости от радиуса закругления.устройство включает корпус дифференциала 1, ведущую муфту 2, ведомую полумуфту 3, пружину ведомой полумуфты 4,опорную шайбу полумуфты 5, ступицу б, запорное кольцо ведомой полумуфты 7, центральное кольцо ведущей муфты 8,Функция дифференциала свободногохода заключается в обеспечении автоматического отключения забегающего колесатрактора на повороте. В этом случае происходит передача крутящего момента на отстающую полуось. Ведущим элементомдифференциала является муфта 2. Для передачи крутящего момента от корпуса дифференциала полуосям служат силовые зубьяпо обеим торцовым поверхностям ведущеймуфты 2, которые зацепляются с такими жезубьями на ведомых полумуфтах 3,Зубья полумуфты нарезаны таким образом, чтобы был обеспечен боковой зазорЬ между силовыми зубьями ведущей муфты и ведомой полумуфтой, обеспечивающий выход ведомой полумуфты иззацепления.На запорном кольце 7 ведомой полумуфты 3 и центральном кольце 8 ведущей муфты 2 нарезаны трапецеидальные зубья с углом наклона к вершине й,Величина угла а выбирается из условияагстоа= ,Ьгде Ь - высота трапецеидального зуба.Во время прямолинейного движения транспортного средства дифференциал свободного хода передает крутящий момент на обе полуоси ведущего моста с помощью силовых зубьев ведущей и ведомых муфт. При повороте наружная полумуфта ведущего моста начинает вращаться быстрее ведущей муфты, т,е. опережает ее и тем самым разгружает силовые зубья ведущей муфты. Но, так как трапецеидальные зубья подвижного запорного кольца полумуфты находятся в постоянном контакте с трапецеидальными зубьями центрального кольца, то после проворота и посадки подвижного запорного кольца на упорный палец ведущей муфты на контактирующей поверхности трапецеидальных зубьев запорного и центрального колец появится переменная составляющая реакции сила Т, которая будет выталкивать ведомую полумуфту 3 из зацепления, сжимая тем самым 1 ружины 4 ведомой полу- муфты (см.фиг.3); Трапецеидальные зубья ведущей муфты и ведомой полумуфты выводят из зоны зацепления силовые зубья ведущей и ведомой муфт. Одновременно с отключением ведомой полумуфты ее запорное кольцо после некоторого проворота будет остановлено боковым выступом упорного пальца, Это произойдет тогда, когда вершина трапецеидального зуба запорного кольца установится против вершины трапецеидального зуба центрального кольца.Это затормаживание запорного кольца не дает ему возможности снова войти в зацепление с последующим зубом центрального кольца. При отсутствии в конструкции такого упора включение и выключение полу- муфты продолжалось бы постоянно, вызывая при этом дополнительный износ трапецеидальных зубьев,При выходе из поворота и небольшом радиусе поворота в обратную сторону, т,е. торможении, полумуфта силой трения увлекает за собой запорное кольцо, которое при этом сходит с зубьев центрального кольца и вместе с полумуфтой вновь включается в работу с центральным кольцом и ведущей муфтой. Вершина трапецеидальных зубьев запорного кольца выполнена по радиусу, благодаря которому на радиусном участке работы зуба появляется переменная составляющая реакции сила Т, которая улучшаетсжатие пружин на конечном участке ее работы и тем самым уменьшает силу трения, что ведет к резкому уменьшению износа вершин.трапецеидальных зубьев и более плавному развороту трактора.Для определения эффективности предлагаемого технического решения на предприятии изготовлен стенд, на котором имитируются нагрузки и определяется износ контактирующих поверхностей с радиусным закруглением вершин зубьев и без радиуса,Формул а изобретения Дифференциал свободного хода преимущественно для тракторов с шарнирно сочлененной рамой, содержащий ведущую муфту с радиально направленными силовыми зубьями на торцах, центральное кольцо с трапецеидальными зубьями, две ведомые полумуфты с радиально направленными силовыми зубьями и запорное кольцо с трапецеидальными зубьями, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью уменьшения износа и улучшения плавности разворота трактора на радиусных участках его работы, вершины трапецеидальных зубьев запорного кольца 5 ведомых полумуфт дифференциала выполнены по радиусу, величина которого является функцией угла наклона боковых поверхностей зуба и определяется соотношением10 . К 1 йнТйЯ . а нТо ДГФ а)где а - угол наклона боковой поверхности трапецеидального зуба запорного кольца;а +ф - угол между линиями, соединяющими вершину зуба с центром й и с точкой сопряжения радиуса и боковой поверхностью зуба;Я - радиус закругления трапецеидаль ного зуба с углом наклона о ,В - радиус закругления трапецеидального зуба с углом наклона,. Кулакова Коррек едак усти Производствен ат Заказ 4095 ВНИИПИ Госуд Л т Составитель Г, БузенкоТехред М. Моргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 кий комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10