КОРОБКА ПЕРЕМЕНЫ ПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к ступенчатым коробкам перемены передач с переключением передач фрикционными муфтами, и может быть использована для установки на самоходные машины, тракторы.
Широко известны коробки перемены передач с переключением передач многодисковыми фрикционными муфтами, в том числе изменяющие направление движения техники за счет переключения фрикционных муфт. В частности, известна коробка перемены передач погрузчиков Амкадор различных модификаций. (http://vvww.arnkodor-nn.ru/assets/files/gmkp/GMP_U35615.pdf.) Данная коробка перемены передач является двухдиапазонной, обеспечивает четыре передачи переднего и две передачи заднего хода. Каждый диапазон включает в себя две передачи переднего хода и одну заднего хода. Переключение с диапазона на диапазон осуществляется с помощью зубчатой муфты при остановленной машине. Переключение передач в пределах каждого диапазона производится под нагрузкой многодисковыми фрикционными муфтами. Основными элементами КПП погрузчиков Амкодор являются картер с крышкой и четыре вала: турбинный, промежуточный, реверса и выходной, установленные в расточках картера и крышках. На турбинном валу коробки перемены передач погрузчиков Амкодор установлены фрикционные муфты передач: второй (четвертой), заднего хода и первой (третьей) и шестерни второй (четвертой), заднего хода и первой (третьей) передач. Согласно конструкции данной коробки перемены передач при движении на второй передаче переднего хода, ведущие и ведомые диски фрикционной муфты заднего хода вращаются разнонаправлено, при этом скорость вращения ведущих дисков равна скорости вращения турбинного (входного) вала, а скорость вращения ведомых дисков увеличена и равна произведению скорости вращения на отношение передаточных отношений заднего хода и второй передачи переднего хода. Повышенная на передаточное отношение скорость вращения дисков дополнительно увеличивает нагрев дисков заднего хода, уменьшая при этом их ресурс.
Недостатком данной коробки перемены передач является также наличие в пределах одного диапазона только одной передачи заднего хода, включаемой фрикционными муфтами, что позволяет ее полноценно использовать только на технике, оборудованной навесным оборудованием с одной стороны и имеющей приоритет движения в одну сторону, таких как бульдозер, погрузчик, и ограничивает ее применение на технике, предназначенной для двухстороннего применения, с навесным оборудованием, расположенным с двух сторон трактора, таких как: погрузчик-бульдозер, двусторонний бульдозер, бульдозер-роторный снегоочиститель.
В качестве прототипа известна коробка перемены передач модели КПП 5015-17.00.000, устанавливаемая на тракторы К-702 (httos:xn----.itbachmidudk6msa.xn--p1ai/korobka-peredach-traktorov-kirovec-k-700-k-700a-k-701-k-702.html). Коробка перемены передач устроена аналогично коробке перемены передач тракторов К-700А, К-701. Данная коробка перемены передач механическая, двухдиапазонная с шестернями постоянного зацепления, с механическим приводом переключения диапазонов (режимов) и гидравлическим управлением гидроподжимными фрикционными муфтами, обеспечивающими переключение передач без разрыва потока мощности в пределах одного режима. Вращающий момент от двигателя на ведущий вал коробки перемены передач передается через гидротрансформатор и карданный вал. Главным отличием рассматриваемой коробки перемены передач КПП 5015-17.00.000 от коробки перемены передач, устанавливаемой на тракторы К-700А и К-701, является: количество передач - четыре вперед (вместо шестнадцати) и четыре назад (вместо восьми), два диапазона (режима) вместо четырех, два промежуточных вала, привод вала привода насоса от насосного колеса гидротрансформатора через карданный вал. Редукторная часть коробки передач состоит из ведущего, двух промежуточных валов, грузового, раздаточного валов, вала заднего хода и вала привода насоса. Ведущий фрикционный вал трехопорный с четырьмя фрикционными муфтами, шестерни двух рядом стоящих фрикционных муфт, расположенных с одной стороны средней опоры вала, находятся в зацеплении с двумя шестернями первого промежуточного вала, шестерни двух других рядом стоящих фрикционных муфт находятся в зацеплении с шестернями второго промежуточного вала. Два промежуточных вала являются двухопорными, первый вал соединен с шестерней вала заднего хода и обеспечивает две скорости движения назад, переключаемые под нагрузкой двумя фрикционными муфтами ведущего вала, второй промежуточный вал соединен шестерней с грузовым валом, и обеспечивает две скорости движения вперед, переключаемые под нагрузкой двумя фрикционными муфтами ведущего вала. Грузовой вал - трехопорный, вращается на двух шариковых и одном роликовом подшипниках. Раздаточный вал состоит из вала привода переднего моста и вала привода заднего моста, на валу привода переднего моста установлены две шестерни на шарикоподшипниках и зубчатая муфта, которая в зависимости от своего положения соединяет с валом одну, либо другую шестерню раздаточного вала, что соответствует повышенному, либо пониженному режиму (диапазону), включенному на коробке перемены передач. В верхней половине картера параллельно ведущему валу установлен вал привода насоса, который получает вращение от насосного колеса гидротрансформатора через карданный вал.
Данная коробка перемены передач имеет равное количество скоростей вперед и назад и широко применяется при производстве техники, предназначенной для двухстороннего применения, с навесным оборудованием, расположенным с двух сторон трактора, в частности погрузчик-бульдозер (универсальная дорожная машина), двусторонний бульдозер.
Согласно конструкции данной коробки перемены передач при движении на второй передаче переднего хода, ведущие и ведомые диски фрикционной муфты первой передачи заднего хода вращаются разнонаправлено, при этом скорость вращения ведущих дисков равна скорости вращения ведущего (входного) вала, а скорость вращения ведомых дисков увеличена и равна произведению скорости вращения ведущего вала на отношение передаточных отношений первой передачи заднего хода к второй передачи переднего хода, при движении при движении на второй передаче заднего хода, наоборот, ведущие и ведомые диски фрикционной муфты первой передачи переднего хода вращаются разнонаправлено, при этом скорость вращения ведущих дисков равна скорости вращения ведущего (входного) вала, а скорость вращения ведомых дисков увеличена и равна произведению скорости вращения входного вала на отношение передаточных отношений первой передачи переднего хода к второй передачи заднего хода. Повышенная на передаточное отношение скорость вращения дисков в совокупности с большим диаметром применяемых фрикционных дисков дополнительно увеличивает нагрев фрикционных дисков, значительно уменьшая ресурс работы фрикционных дисков.
Недостатками данной коробки перемены передач также являются высокие трудозатраты и сложность в изготовлении и термической обработке длинных трехопорных валов, высокие трудозатраты и сложность в растачивании масляных каналов включения фрикционных муфт и смазки фрикционных дисков ведущего фрикционного вала, высокие трудозатраты и сложность при растачивании корпуса, в частности мест под установку подшипников трехопорных валов, сложность и высокие трудозатраты, возникающие при сборке коробки перемены передач, высокая металлоемкость.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции коробки перемены передач, снижение трудозатрат на ее производство, снижение металлоемкости, повышение надежности и ресурса работы.
Поставленная задача решается коробкой перемены передач, состоящей из корпуса, изготовленного из двух частей, соединенных в плоскости расположенной перпендикулярно валам, с установленными на нем крышками валов, ведущего вала с жестко на шлицах посаженной шестерней, фрикционного вала с фрикционной муфтой первой передачи с ведущей и ведомой шестернями, фрикционного вала с фрикционной муфтой второй передачи с ведущей и ведомой шестернями и ведущей шестерней пониженного диапазона, раздаточного вала с двумя шестернями, одна повышенного диапазона, вторая пониженного диапазона, установленными на подшипниках, и подвижной на шлицах вала зубчатой муфтой двустороннего действия с механизмом включения, отличающейся тем, что в коробке перемены передач установлены два фрикционных вала с одной фрикционной муфтой на каждом, таким образом, что ведущие шестерни обоих фрикционных муфт находятся в зацеплении с шестерней ведущего вала, ведомые шестерни фрикционных муфт находятся в зацеплении между собой, и одна из них находится в зацеплении с ведущей шестерней фрикционной муфты первой передачи.
Коробка перемены передач состоит из корпуса 17 (фиг. 2), состоящего из двух частей, соединенных в плоскости расположенной перпендикулярно валам, с прикрученными к нему крышками валов 18, в котором размещены (фиг. 1, фиг. 2): входной вал 16 с жестко на шлицах посаженной шестерней 15, фрикционный вал с фрикционной муфтой 14 с ведущей 13 и ведомой 12 шестернями, фрикционная муфта 14 является фрикционной муфтой заднего хода, фрикционный вал с фрикционной муфтой 11 с ведущей 10 и ведомой 9 шестернями, фрикционная муфта 11 является фрикционной муфтой переднего хода, фрикционный вал с фрикционной муфтой первой передачи 8 с ведущей 6 и ведомой 7 шестернями, фрикционного вала с фрикционной муфтой второй передачи 5 с ведущей 4 и ведомой 3 шестернями, и ведущей шестерней пониженного диапазона 19, раздаточного вала 2 с двумя шестернями, одна повышенного диапазона 1, вторая пониженного диапазона 20, установленными на подшипниках, и подвижной на шлицах вала зубчатой муфтой двустороннего действия 21 с механизмом включения 22.
Принцип работы коробки перемены передач: вращение от ведущего вала через шестерню ведущего вала передается на ведущие шестерни фрикционных муфт переднего и заднего хода, в случае, если включена фрикционная муфта переднего хода, вращение передается через фрикционные диски фрикционной муфты переднего хода от ведущей шестерни на ведомую шестерню данной фрикционной муфты, далее вращение от ведомой шестерни фрикционной муфты переднего хода передается на ведущую шестерню фрикционной муфты первой передачи, в случае, если включена фрикционная муфта заднего хода, то вращение от ведущей шестерни данной фрикционной муфты передается на ведомую шестерню, далее на ведомую шестерню фрикционной муфты переднего хода и далее на ведущую шестерню фрикционной муфты первой передачи, от ведущей шестерни фрикционной муфты первой передачи, в случае, если включена первая передача, вращение передается через фрикционные диски на ведомую шестерню данной фрикционной муфты и далее на ведомую шестерню фрикционной муфты второй передачи и ведущую шестерню пониженного диапазона фрикционного вала второй передачи, в случае если включена вторая передача, от ведущей шестерни фрикционной муфты первой передачи вращение передается на ведущую шестерню фрикционной муфты второй передачи, далее через фрикционные диски фрикционной муфты второй передачи на ведомую шестерню данной фрикционной муфты и ведущую шестерню пониженного диапазона фрикционного вала второй передачи, далее вращение передается от ведомой шестерни фрикционной муфты второй передачи на шестерню повышенного диапазона раздаточного вала и от ведущей шестерни пониженного диапазона фрикционного вала второй передачи на шестерню пониженного диапазона раздаточного вала, далее в зависимости от того какой диапазон выбран, вращение от включенной шестерни раздаточного вала, через зубчатую муфту, передается на раздаточный вал коробки перемены передач и далее, через карданные передачи, раздается на ведущие мосты.
Установка фрикционных муфт переднего и заднего хода позволяет изменять направление вращения выходного вала коробки перемены передач, и соответственно менять направление движения техники, без выключения выбранной передачи, путем переключения фрикционных муфт переднего и заднего хода, обеспечивает равное количество передач вперед/назад, а при установке фрикционных муфт переднего и заднего хода с одинаковыми шестернями, одинаковую скорость на идентичных передачах переднего и заднего хода, обеспечивает независимую от включенной передачи скорость вращения ведомых и ведущих фрикционных дисков, на выключенной фрикционной муфте переднего, либо заднего хода, при включенной одной из них, в частности если шестерня ведущего вала и ведущие шестерни фрикционных муфт переднего и заднего хода будут иметь одинаковое количество зубьев, а также, если ведомые шестерни фрикционных муфт переднего и заднего хода будут равны по количеству зубьев, то скорости разнонаправленного вращения ведущих и ведомых фрикционных дисков на выключенной муфте переднего или заднего хода будут равны скорости вращения входного вала, если количество зубьев на шестерне ведущего вала будет меньше, чем на ведущих шестернях фрикционных муфт переднего и заднего хода, а ведомые шестерни фрикционных муфт переднего и заднего хода будут равны по количеству зубьев, то разнонаправленные скорости вращения ведущих и ведомых фрикционных дисков на выключенной муфте переднего или заднего хода будут понижены на передаточное отношение ведущей шестерни фрикционной муфты к шестерне ведущего вала. Отсутствие зависимости, от включенной передачи, скорости вращения ведомых и ведущих фрикционных дисков, на выключенной фрикционной муфте переднего, либо заднего хода, при включенной одной из них, позволяет создавать коробки перемены передач с изменением направления движения переключением фрикционными муфтами с большим, чем две передачи, переключаемые фрикционными муфтами, и увеличивать диапазон передаточных отношений между первой и последней передачами. Возможность снижения скорости разнонаправленного вращения ведущих и ведомых дисков, на выключенной фрикционной муфте переднего, либо заднего хода, при включенной одной из них, позволяет создавать высокоресурсные коробки перемены передач с изменением направления движения переключением фрикционными муфтами, с большими диаметрами фрикционных дисков, передающие высокие вращающие моменты.
Рассматриваемая коробка перемены передач позволяет уменьшить более чем в три раза, по сравнению с аналогом, длину валов, что значительно упрощает изготовление валов, снижает трудозатраты, снижает металлоемкость, позволяет устанавливать двухопорные валы, уменьшить размеры корпуса и соответственно массу коробки перемены передач. Установка двухопорных валов также упрощает конструкцию корпуса коробки перемены передач, позволяет сделать ее из двух частей с местом соединения в плоскости, расположенной перпендикулярно валам, что облегчает изготовление форм для литья, снижает трудозатраты при литье корпусов и дальнейшей их обработке. Установка двухопорных валов обеспечивает более надежную работу подшипников и доступ ко всем подшипникам без разбора коробки передач, что повышает ее ремонтопригодность. Небольшая длина валов и соответственно небольшая глубина масляных каналов в валах, позволяет обеспечить изготовление данных каналов сверлением. Изготовление корпуса коробки передач из двух частей с местом соединения в плоскости, расположенной перпендикулярно валам, обеспечивает удобную сборку коробки перемены передач и снижает трудозатраты на сборку.
Технический результат заключается в снижение трудозатрат и металлоемкости при изготовлении корпуса, валов коробки перемены передач, снижении трудозатрат при сборке коробки перемены передач, в снижении массы коробки перемены передач и себестоимости, повышении надежности, ремонтопригодности и ресурса работы коробки перемены передач.