1.4 Анализ конструкций бесступенчатых редукторов (вариаторов) посевных и посадочных агрегатов

Все посадочные машины (сеялки) имеют набор сходных рабочих органов, основные из которых следующие: бункер для семенного материала, высевающий аппарат, семяпроводы, заделывающие рабочие органы (сошники), загортачи.

Бункер-накопитель предназначен для создания необходимого количества семенного материала; высевающий аппарат – для отбора и дозирования семян из бункера; семяпроводы - для подачи семян от бункера к месту укладки; сошники – для укладки семян в почву, загортачи – для закрытия семян сверху почвой. [5-8].

Вариатор - устройство, передающее крутящий момент и способное плавно менять передаточное отношение дозирующих катушек высевающего аппарата в пределах диапазона регулирования.

Вариатор позволяет отказаться от архаичного способа регулировки нормы высева путём установки сменных шестерён в приводе высевающего аппарата и изменения рабочей длины рабочих дозирующих катушек и предназначены для модернизации высевающих систем пневматических сеялок с механическим высевом.

Для обеспечения заданных условий эксплуатации используется вариатор с широким диапазоном работы, с началом рабочего цикла от нулевого передаточного отношения, или близкого к нулю, простой в обслуживании и небольшого размера.

Известен вариатор патент № 2678179 (Рисунок 1.10) [9] который содержит размещенные в корпусе 1 ведущий вал 2, ведомый вал 3 и связывающие их передаточные механизмы, каждый из которых включает установленный на ведущем валу 2 двухзвенный кулачок 4, установленную на ведомом валу 3 обгонную муфту 5, и кинематически связывающий их толкатель 6, шарнирно закрепленный на внешней обойме 7 обгонной муфты 5. Толкатель 6 снабжен парой роликов 8 и 9, взаимодействующих с кулачком 4 и направляющей 10, связанной с механизмом регулирования ее положения. Использование роликов обеспечивает снижение сил трения при контакте. Силовое замыкание роликов толкателя с направляющей и кулачком обеспечивается пружиной 11.

Как видно, в предпочтительной конструкции вариатора, применено два параллельно работающих передаточных механизма со сдвинутым на 90° циклом работы. Для чего кулачок 4 первого передаточного механизма установлен на валу 2 с угловым смещением относительно кулачка 4 второго передаточного механизма на 90°.

Рисунок 1.10 – Схема вариатор патент № 2678179: 1 – корпус; 2 – вал ведущий; 3 – вал ведомый; 4 – кулачек; 5 – муфта обгонная; 6 – толкатель; 7 – обойма внешняя; 8, 9 – ролики; 10 – направляющая; 11 – пружина; 12,13,14 – оси шарниров; 15 – выступ для оси; 16 – рычаг; 17 – стержень; 18 – шкала; 19 – гайка-фиксатор.

Форма и размер кулачков подобраны эмпирическим образом так, чтобы рабочие поверхности кулачков в процессе работы перекрывались, что способствует плавности и равномерности вращения ведомого вала 3.

В предпочтительном примере реализации устройства направляющая образована совокупностью контактных дорожек 10 для роликов 9, соответственно.

При этом приведенный пример не исключает возможности выполнения направляющей 10 в виде единой детали с контактной поверхностью, общей для всех контактирующих с ней роликов, например, как в ближайшем аналоге.

Толкатель 6 имеет в плане форму, близкую к форме треугольника, по углам которого размещены ось 12 шарнира, соединяющего толкатель 6 с обоймой 7 обгонной муфты 5, и оси 13 и 14 роликов 8 и 9, соответственно. Между осями 13 и 14 роликов 8 и 9 выполнен выступ для оси 15, обеспечивающей закрепление пружины 11.

Предлагаемый вариатор может быть использован для привода высевающих аппаратов сеялки. В этом случае ведущий вал 2 получает вращение от привода, например, батареи катков через автомат включения, который срабатывает при переводе сеялки в рабочее положение.

Предлагаемый вариатор может быть использован как для новых конструкций сеялок, так и для модернизации уже существующих машин.

Вариатор обеспечивает плавное регулирование числа оборотов ведомого вала 3 при установке нормы высева, позволяя точно настроить его на требуемую норму высева.

Известен кулачковый импульсный вариатор патент № 2352840 (Рисунок 1.11) [10] который содержит корпус 1, расположенные в нем ведущий вал 2, ведомый вал 3, преобразующие механизмы и механизм регулирования. Каждый преобразующий механизм состоит из кулачка 4 симметричной формы с двумя выступами, установленного на ведущем валу 2, механизма свободного хода 5 с зубчатым венцом, выполненным, например, в виде обгонной муфты, водила 6, выполненного, например, в виде двух планок и установленного на ведомом валу 3, и оси 7, рычага 8, имеющего ролик 9, выполненный, например, в виде подшипника качения и установленный на оси 10, имеющего зубчатый сектор и свободно установленного на совместной с водилом оси 7, пружины 11, соединяющей рычаг 8 и корпус 1. Расстояние между осью 10 и осью 7 рычага 8 составляет длину l1. Механизм регулирования, общий для всех преобразующих механизмов, состоит из вилки 12 с упорными выступами, взаимодействующими с соответствующими рычагами 8, установленной жестко на оси 13, которая может вращаться и устанавливаться в любое положение в пределах угла α с помощью рукоятки 14, что приводит к соответствующему изменению длин l₂ и l₃ плеч рычага 8. Рычаги 8 под воздействием пружин 11 постоянно контактируют через ролики 9 с кулачками 4 и с упорными выступами вилки 12, а также находятся в постоянном зацеплении через зубчатый сектор с зубчатым венцом механизма свободного хода 5 благодаря водилу 6, имеющему длину L, равную межосевому расстоянию данной зубчатой передачи.

Рисунок 1.11 – Схема кулачкового импульсного вариатора патент № 2352840: 1 – корпус; 2 – вал ведущий; 3 – вал ведомый; 4 – кулачек; 5 – механизм свободного хода; 6 – водило; 7 – ось; 8 – рычаг; 9 – ролик; 10 – ось; 11 – пружина; 12 – вилка; 13 – ось.

В предлагаемом вариаторе плавность работы и передаточное отношение зависит от количества преобразующих механизмов, количества и величины подъема выступов каждого кулачка, отношения делительных диаметров зубчатого сектора рычага и зубчатого венца механизма свободного хода, величины размеров L, l₁, l₂, l₃ (в данном случае рассматривается вариатор с двумя преобразующими механизмами, имеющий передаточное отношение, изменяющееся от близкого к нулю до достигающего единицы и более, а каждый кулачок имеет два выступа).

Кулачковый импульсный вариатор может быть использован в высевающих узлах сельскохозяйственных машин, а также в других устройствах и машинах.

Вариатор (Патент на изобретение № 2604754 РФ) [11] (см. рисунок.1.12) содержит ведущее 1 звено и выходное 2 звено, являющееся выходным валом, на котором смонтированы две обгонные муфты 3 и 4, установленные внутри каждой из обойм 5 и 6, качательное движение которых посредством обгонных муфт 3 и 4 преобразуется в непрерывное вращательное движение выходного вала 2, и кулису 7, один конец которой установлен на неподвижной оси вращения 8, а в круговой прорези установлен ползун 9, соединенный одной тягой 10 с обоймой 5 и другой тягой 11 - с регулятором. Вариатор снабжен дополнительной кулисой 12, один конец которой установлен на неподвижной оси вращения 8, а в круговой прорези установлен дополнительный ползун 13, соединенный одной тягой 14 с другой обоймой 6 и другой тягой 15 с регулятором, а также введенными двумя кулачками 16 и 17, жестко закрепленными на ведущем 1 звене, являющемся входным валом, и каждый из кулачков 16 и 17, имеющий несколько рабочих поверхностей (а), контактирует с соответствующей кулисой 7 или 12 посредством пружины 18 или 19, которые одними концами закреплены в нижней части каждой из кулис 7 и 12, а другими концами закреплены на корпусе вариатора (на чертеже не показано). При этом кулачки 16 и 17 смещены относительно друг друга на угол, которой определяется по зависимости 360°/n, где n - общее количество рабочих поверхностей (а) кулачков 16 и 17. Регулятор выполнен в виде винтового механизма, состоящего из винта 20 и гайки 21. Винт 20 одним концом соединен муфтой 22 с двигателем 23, например шагового электрического или гидравлического типа, оснащенного ручкой 24, а другим концом соединен посредством шарнира 25 с неподвижной осью вращения 8. Гайка 21 соединена посредством тяги 11 с ползуном 9 и тяги 15 с дополнительным ползуном 13. Кулиса 7 и дополнительная кулиса 12 контактируют соответственно с кулачком 16 и дополнительным кулачком 17 посредством, например, роликов 26 и 27.

Рисунок 1.12 – Вариатор, общий вид

В данном разделе был проведен анализ состояния посадки лука-севка, анализ средств механизации посадки лука-севка, анализ конструкций бесступенчатых редукторов (вариаторов) посевных и посадочных агрегатов и исследование физико-механических свойств лука-севка сорта «Даниловский 301».