ПЛАНЕТАРНАЯ СОСТАВНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ БЫСТРОХОДНОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к наземной транспортной технике, а конкретно - к трансмиссиям быстроходных гусеничных и колесных машин, вездеходных и повышенной проходимости, преимущественно с центральными коробками передач.
Известны планетарные составные коробки передач вездеходных гусеничных машин (многоцелевой гусеничный транспортер-тягач средний, МТ-С, с центральной планетарной составной коробкой передач), см. Платонов, В.Ф. и др. Многоцелевые гусеничные шасси /В.Ф.Платонов и др., B.C.; Под ред. В.Ф.Платонова - М.: Машиностроение, 1998 - 342 с., рис.3.7, с.92 и рис.3.8, с.96.
Планетарная составная коробка передач тягача-транспортера МТ-С (аналог) состоит из диапазонной планетарной коробки передач, обеспечивающей два диапазона - передач переднего и заднего хода и основной коробки передач, обеспечивающей четыре передачи одного направления. Диапазонная планетарная коробка передач это симметричный реверс с передаточными числами: +1,0 переднего и -1,0 - заднего хода. Таким образом, передача заднего хода в этой коробке передач осуществляется с использованием первой, низшей передачи основной коробки передач, см. указанный источник, табл.3.3, с.93. Возможно получение второй, ускоренной по сравнению с первой, передачи заднего хода, для чего можно воспользоваться второй передачей основной коробки передач, хотя в МТ-С вторая передача заднего хода не используется.
Недостатком аналога является возможность использования только одной передачи заднего хода, что существенно ограничивает подвижность машины при ее движении задним ходом.
Другим недостатком аналога является очень низкий уровень коэффициентов полезного действия планетарной составной коробки передач, особенно на передаче заднего хода. Так, расчетный коэффициент полезного действия реверса будет составлять 1,0 на передачах переднего хода и 0,94 на передачах заднего хода (теряется сразу шесть процентов передаваемой реверсом мощности). Расчетные значения коэффициентов полезного действия основной коробки передач составят 0,97 на первой, 0,97 на второй, 0,96 на третьей и 1,0 на четвертой передачах. Таким образом, на передаче заднего хода общий коэффициент полезного действия составляет 0,92, т.е. в коробке передач теряется восемь процентов передаваемой мощности.
Третьим недостатком аналога является разбивка кинематического диапазона промежуточными передачами по достаточно случайному закону, а не по закону геометрической прогрессии, что объясняется необходимостью соблюдения условий существования планетарных механизмов (соосности, сборки и соседства) и, поэтому, не позволяет машине с такими коробками передач реализовать максимальную интегральную тяговую мощность и оптимальные разгонные характеристики, т.к. в коробке передач неоправданно разорваны первая и вторая, при сближенных третьей и четвертой передачах переднего хода, что снижает показатели подвижности машины при движении в особо сложных условиях на низших передачах трансмиссии.
Другим аналогом полезной модели является полупланетарная составная коробка передач отечественной боевой машины пехоты БМП-3, см. Васильченков В.Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Ч.1. Трансмиссии и приводы управления. Учебник /В.Ф.Васильченков - Рыбинск: Изд. ОАО «РДП»; Рязань: ВАИ, 1998 - 560 с., Приложение 1, рис.1 на с.344. В указанной коробке передач применена диапазонная коробка, обеспечивающая передний и задний ход машины. Расчетный коэффициент полезного действия реверса будет составлять 1,0 на передачах переднего хода и 0,90 на передачах заднего хода (теряется сразу десять процентов передаваемой реверсом мощности). Расчетные значения коэффициентов полезного действия планетарной части основной коробки передач составят 0,98 на первой и второй, и 1,0 на третьей и четвертой передачах (без учета потерь мощности в непланетарной части коробки). Таким образом, на обеих передачах заднего хода общий коэффициент полезного действия составляет 0,88, т.е. в планетарных частях составной коробки передач теряется двенадцать процентов передаваемой мощности - главный недостаток этого аналога.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по совокупности схемных признаков и достигаемому техническому эффекту является составная планетарная коробка передач основного боевого танка "Леопард" (Германия), см. Васильченков В.Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Ч.1. Трансмиссии и приводы управления. Учебник /В.Ф.Васильченков - Рыбинск: Изд. ОАО «РДП»; Рязань: ВАИ, 1998 - 560 с., рис.6.23 на с.234.
Планетарная составная коробка передач - прототип образована двумя последовательно соединенными частными планетарными коробками передач: диапазонной и основной. Каждая из этих коробок передач имеет собственное специфическое предназначение.
Первая из них, диапазонная, состоит из одного элементарного трехзвенного планетарного механизма смешанного зацепления и двухвенцовыми сателлитами и с фрикционным управляемым тормозом, установленным на водиле этого планетарного механизма, а также с фрикционной управляемой блокировочной муфтой, связывающей солнечное, ведущее, и эпициклическое, ведомое, центральные зубчатые колеса. Такая схема первой, диапазонной, планетарной коробки передач позволяет получить две рабочие передачи: одну, переднего (прямую) и другую, заднего хода, причем с одинаковыми по абсолютной величине передаточными числами (симметричный реверс).
Вторая планетарная коробка передач, основная, установленная последовательно за первой, диапазонной, состоит из трех элементарных планетарных механизмов и четырех управляющих фрикционных элементов: трех тормозов и одной блокировочной муфты. Схема основной планетарной коробки передач позволяет получить четыре передачи одного направления, без реверса, а именно, три замедляющие и одну прямую передачу. Указанные передачи полностью реализуются в диапазоне передач переднего хода и, частично (две низшие передачи, первая и вторая) в диапазоне передач заднего хода.
Таким образом, известная планетарная составная коробка передач позволяет получить две замедляющие передачи в диапазоне передач заднего хода и четыре передачи переднего хода, из которых три замедляющие и одну высшую, прямую передачу в диапазоне высших передач переднего хода, (+4; -2).
Известное техническое решение-прототип если не устраняет, то, по крайней мере, смягчает главный недостаток аналогов - недопустимо низкие значения коэффициентов полезного действия составных планетарных и, особенно, полупланетарных коробок передач на передачах заднего хода. Так, в коробке-прототипе коэффициенты полезного действия составляют: 1,0 на передачах переднего хода (как и в аналогах) и 0,97 - на передачах заднего хода. Коэффициенты полезного действия основной планетарной коробки передач имеют значения: 0,98 на первой, второй и третьей передачах и 1,0 - на четвертой передаче. Полные коэффициенты полезного действия составной планетарной коробки передач на обеих передачах заднего хода (первой и второй) заднего хода равны 0,95 (теряется пять процентов передаваемой мощности), на передачах переднего хода - те, что рассчитаны для основной коробки передач.
Недостатком прототипа является недостаточно высокие значения коэффициентов полезного действия планетарной составной коробки передач на передачах заднего хода. Причиной этого является использование низших передач основной коробки передач, имеющих наименьшие величины коэффициентов полезного действия для получения рабочих передач заднего хода.
Предлагаемая полезная модель планетарной составной коробки передач позволяет устранить отмеченный недостаток прототипа.
Техническая задача полезной модели - увеличение интегральной тяговой мощности машины и улучшение ее разгонных характеристик, а также повышение коэффициента полезного действия коробки передач, особенно на передачах заднего хода.
1
1
1
2
2
3
3
3
4
1
4
4
4
2
4
Указанная задача решается тем, что планетарная составная коробка передач быстроходной гусеничной машины, образованная двумя последовательно соединенными планетарными коробками передач, первая из которых, диапазонная, состоит из одного элементарного планетарного механизма с одновенцовыми или двухвенцовыми сателлитами и с управляемым фрикционным тормозом, установленным на водиле планетарного механизма, а также с управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между эпициклическим и солнечным центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, с центральным солнечным зубчатым колесом, связанным с ведущим валом планетарной составной коробки передач и с центральным эпициклическим зубчатым колесом, связанным с входом основной планетарной коробкой передач, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из трех планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными и соединительными муфтами, согласно полезной модели, в диапазонной планетарной коробке передач планетарный механизм выполнен с кинематической характеристикой К≅q, где q - знаменатель геометрической прогрессии, равный отношению передаточных чисел любых двух смежных передач планетарной составной коробки передач, причем при 1,25≤q<1,42 планетарный механизм диапазонной коробки передач выполнен с одновенцовыми сателлитами и с кинематической характеристикой 2,44≤К≤4,0, а при 1,42<q≤1,75 - с двухвенцовыми сателлитами, большие венцы которых находятся в зацеплении с солнечным центральным зубчатым колесом, меньшие венцы - в зацеплении с эпициклическим зубчатым колесом этого планетарного механизма и с кинематической характеристикой 4,0<К≤9,38, первый планетарный механизм основной планетарной коробки передач выполнен с с кинематической характеристикой К≅1/(q-1), причем при 1,25≤q≤1,75 этот планетарный механизм выполнен с одновенцовыми сателлитами и с кинематической характеристикой 1,34≤К≤4,0, первый планетарный механизм основной коробки передач снабжен управляемым фрикционным тормозом, установленным на солнечном центральном зубчатом колесе, и управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между солнечным и эпициклическим центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, второй планетарный механизм основной коробки передач выполнен с кинематической характеристикой К≅≅l/(q-1), причем при 1,25≤q≤1,32 этот планетарный механизм выполнен с одновенцовыми сателлитами и с кинематической характеристикой 1,34≤К≤1,7(7), а при 1,32<q≤1,75 - с двухвенцовыми сателлитами, большие венцы которых находятся в зацеплении с эпициклическим центральным зубчатым колесом, меньшие венцы - в зацеплении с солнечным зубчатым колесом этого планетарного механизма и с кинематической характеристикой 0,485≤К<1,34, второй планетарный механизм основной коробки передач снабжен управляемым фрикционным тормозом, установленным на солнечном центральном зубчатом колесе, и управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между солнечным и эпициклическим центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, третий планетарный механизм основной коробки передач выполнен с кинематической характеристикой К=q-1≅К-1, причем при 1,25≤q≤1,50 этот планетарный механизм выполнен с одновенцовыми сателлитами и с кинематической характеристикой 1,44≤К≤4,0, а при 1,50<q≤1,75 - с двухвенцовыми сателлитами, большие венцы которых находятся в зацеплении с солнечным центральным зубчатым колесом, меньшие венцы - в зацеплении с эпициклическим зубчатым колесом этого планетарного механизма и с кинематической характеристикой 4,0<К≤8,44, третий планетарный механизм основной коробки передач снабжен управляемым фрикционным тормозом, установленным на эпициклическом центральном зубчатом колесе, и управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между солнечным и эпициклическим центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, а водило связано с ведомым валом планетарной составной коробки передач.
1
1
1
1
1
4
4
4
Благодаря вполне определенному соотношению кинематической характеристики К планетарного механизма, составляющего основу диапазонной коробки передачи и знаменателя геометрической прогрессии, согласно которой выполняется оптимальная разбивка кинематического диапазона основной коробки передач, а именно, K≅q, обеспечивается возможность использования высших передач основной коробки, имеющих максимально высокие значения коэффициентов полезного действия, для получения всех передач заднего хода составной коробки передач, причем, чем точнее выполняется указанное соотношение, тем точнее совпадают абсолютные величины передаточных чисел низших передач переднего хода и передач заднего хода. Если, по каким-либо причинам требуются замедленные передачи заднего хода, можно, при определении значения кинематической характеристики К использовать соотношение К>q, а в случае необходимости получения ускоренных передач заднего хода - соотношение К<q.
2
3
4
1
2
4
Благодаря вполне определенным соотношениям величин кинематических характеристик К≅l/(q-1), К≅l/(q-1) и К≅q-1≅К-1, планетарных механизмов основной коробки передач выполняется разбивка кинематического диапазона основной коробки передач промежуточными передачами по закону геометрической прогрессии, что позволяет при движении машины реализовать максимально возможную интегральную тяговую мощность, т.е. достичь наивысших тягово-скоростных показателей во всем диапазоне движения машины и оптимальных разгонных характеристик при максимальном использовании мощностного потенциала двигателя и при заданном количестве передач и заданном кинематическом диапазоне коробки передач.
Благодаря отсутствию в основной планетарной коробке передач тормозных (снабженных тормозами) водил планетарных механизмов, обеспечивается передача мощности в этой коробках передач двумя движениями: переносным и относительным на непрямых передачах и только переносным на прямой передаче, что позволяет получить более высокие значения коэффициентов полезного действия заявляемой планетарной составной коробки передач, особенно на передачах переднего хода, по сравнению с прототипом.
Планетарная составная коробка передач гусеничной машины, предлагаемая в качестве полезной модели, поясняется фигурами 1, 2 и 3. На фигурах показаны кинематические схемы планетарных составных коробок передач на восемь передач переднего и четыре - заднего хода (+8; -4).
На фигуре 1 показана кинематическая схема планетарной составной коробки передач с кинематическим диапазоном, разбитым по закону геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии 1,25≤q<1,32, на фигуре 2 - кинематическая схема планетарной составной коробки передач с кинематическим диапазоном, разбитым по закону геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии 1,32≤q<1,50, а на фигуре 3 - кинематическая схема планетарной составной коробки передач с кинематическим диапазоном, разбитым по закону геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии 1,50≤q≤1,75.
Заявляемая планетарная составная коробка передач, как и прототип, включает в себя две последовательно соединенные частные планетарные коробки передач: А - диапазонную и Б - основную.
1
1
5
2
5
2
1
1
5
4(2)
2
4(5)
5
2
4(2)
4(5)
Диапазонная коробка передач А включает в себя ведущий вал 1, являющийся ведущим и для всей планетарной составной коробки передач, один планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 2, водилом 3 с одновенцовыми или двухвенцовыми сателлитами 4 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 5, фрикционный тормоз 6 водила 3, фрикционную блокировочную муфту 7, связывающую между собой ведущий вал 1 и эпициклическое зубчатое колесо 5 являющееся для диапазонной коробки передач А ведомым. Ведущий вал 1 постоянно и жестко связан с солнечным зубчатым колесом 2. Планетарный механизм диапазонной коробки передач А имеет кинематическую характеристику К которая для схем, представленных фигурами 1 и 2, определяется как отношение чисел зубьев эпициклического 5 и солнечного 2 зубчатых колес, т.е. К=Z/Z, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 5 и солнечного колеса 2 планетарного механизма, а для схемы, представленной фигурой 3, кинематическая характеристика К определяется как отношение произведения числа зубьев эпициклического колеса 5 и числа зубьев большего венца двухвенцового сателлита 4 к произведению чисел зубьев солнечного колеса 2 и меньшего венца двухвенцового сателлита 4, т.е. К=ZZ/ZZ, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 5 и солнечного колеса 2 планетарного механизма с двухвенцовыми сателлитами 4; Z, Z - числа зубьев, соответственно, большего венца сателлита 4, зацепленного с солнечным колесом 2 и меньшего венца сателлита 4, зацепленного с эпициклическим колесом 5.
2
2
11
8
11
8
Основная коробка передач Б включает в себя первый элементарный планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 8, водилом 9 с одновенцовыми сателлитами 10 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 11. Этот планетарный механизм снабжен управляемым фрикционным тормозом 12 солнечного зубчатого колеса 8 и управляемой фрикционной блокировочной муфтой 13, связывающей солнечное зубчатое колесо 8 с эпициклическим зубчатым колесом 11. Центральное эпициклическое зубчатое колесо 11 постоянно и жестко связано с эпициклическим зубчатым колесом 5 планетарного механизма диапазонной коробки передач А. Кинематическая характеристика К, для все трех схем, представленных фигурами 1, 2 и 3, определяется как отношение чисел зубьев эпициклического 11 и солнечного 8 зубчатых колес, т.е. К=Z/Z, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 11 и солнечного колеса 8 первого планетарного механизма основной коробки передач Б.
3
3
17
14
17
14
3
3
17
16(14)
14
16(17)
17
14
16(14)
16(17)
Основная коробка передач Б включает в себя второй элементарный планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 14, водилом 15 с одновенцовыми сателлитами 16 для схемы, представленной фигурой 1, либо с двухвенцовыми сателлитами 16 для схем, представленных фигурами 2 и 3 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 17. Этот планетарный механизм снабжен управляемым фрикционным тормозом 18 солнечного зубчатого колеса 14 и управляемой фрикционной блокировочной муфтой 19, связывающей солнечное зубчатое колесо 14 с эпициклическим зубчатым колесом 17. Центральное эпициклическое зубчатое колесо 17 постоянно и жестко связано с водилом 9 первого планетарного механизма основной коробки передач Б. Кинематическая характеристика второго планетарного механизма К, для схемы, представленной фигурой 1, определяется как отношение чисел зубьев эпициклического 17 и солнечного 14 зубчатых колес, т.е. К=Z/Z, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 17 и солнечного колеса 14 второго планетарного механизма основной коробки передач Б. Кинематическая характеристика К, для схем, представленных фигурами 2 и 3, определяется как отношение произведения числа зубьев эпициклического колеса 17 и числа зубьев меньшего венца двухвенцового сателлита 16, к произведению чисел зубьев солнечного колеса 14 и большего венца двухвенцового сателлита 16, т.е. К=ZZ/ZZ, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 17 и солнечного колеса 14 планетарного механизма с двухвенцовыми сателлитами 16; Z, Z - числа зубьев, соответственно, большего венца сателлита 16, зацепленного с солнечным колесом 14 и меньшего венца сателлита 16, зацепленного с эпициклическим колесом 17.
4
4
23
20
23
20
3
4
23
22(20)
20
22(23)
23
20
22(20)
22(23)
Основная коробка передач Б включает в себя третий элементарный планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 20, водилом 21 с одновенцовыми сателлитами 22 для схем, представленных фигурами 1 и 2, либо с двухвенцовыми сателлитами 16 для схемы, представленной фигурой 3 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 23. Этот планетарный механизм снабжен управляемым фрикционным тормозом 24 солнечного зубчатого колеса 20 и управляемой фрикционной блокировочной муфтой 25, связывающей солнечное зубчатое колесо 20 с эпициклическим зубчатым колесом 23. Водило 21 постоянно и жестко связано с ведомым валом 26 планетарной составной коробки передач. Кинематическая характеристика третьего планетарного механизма К, для схем, представленных фигурами 1 и 2, определяется как отношение чисел зубьев эпициклического 23 и солнечного 20 зубчатых колес, т.е. К=Z/Z, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 23 и солнечного колеса 20 третьего планетарного механизма основной коробки передач Б. Кинематическая характеристика К, для схемы, представленной фигурой 3, определяется как отношение произведения числа зубьев эпициклического колеса 23 и числа зубьев большего венца двухвенцового сателлита 22 к произведению чисел зубьев солнечного колеса 20 и меньшего венца двухвенцового сателлита 22, т.е. К=ZZ/ZZ, где Z, Z - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 23 и солнечного колеса 20 планетарного механизма с двухвенцовыми сателлитами 22; Z, Z - числа зубьев, соответственно, большего венца сателлита 22, зацепленного с солнечным колесом 20 и меньшего венца сателлита 16, зацепленного с эпициклическим колесом 23.
Для заявляемой планетарной составной коробки передач на восемь передач переднего и четыре - заднего хода (+8; -4) подобраны, в качестве примеров, числа зубьев зубчатых колес, обеспечивающие все условия существования планетарных механизмов (условия соосности, сборки и соседства сателлитов), определены величины кинематических характеристик планетарных механизмов, количество сателлитов и центральные углы их установки на водилах. Результаты представлены в таблице 1 для планетарной составной коробки передач по фигуре 1 и величиной знаменателя геометрической прогрессии q=1,30, в таблице 2 для планетарной составной коробки передач по фигуре 2 и величиной знаменателя геометрической прогрессии q=1,40 и в таблице 3 для планетарной составной коробки передач по фигуре 3 и величиной знаменателя геометрической прогрессии q=1,60.
Таблица 1
Коробка передач с q=1,30
Числа зубьев зубчатых колес планетарных механизмов
Кинематические характеристики планетарных механизмов
Количество сателлитов в планетарных механизмах
Центральные углы установки сателлитов
диапазонная А
элементарный
солнце 2 28
<img file="00000002.tif" he="10" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
90°
сателлит 4 26
эпицикл 5 80
основная Б
элементарный
солнце 8 30
<img file="00000003.tif" he="10" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
чередующиеся углы 88,6154° и 91,3846°
сателлит 10 35
эпицикл 11 100
элементарный
солнце 16 71
<img file="00000004.tif" he="10" wi="38" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
60°
сателлит 18 16
эпицикл 19 103
элементарный
солнце 20 54
<img file="00000005.tif" he="9" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
чередующиеся углы 49,09(09)° и 70,90(90)°
сателлит 22 23
эпицикл 23 100
Кинематический диапазон передач переднего хода 6,275, кинематический диапазон передач заднего хода 2,197, знаменатель геометрической прогрессии q=1,30.
Таблица 2
Коробка передач с q=1,40
Числа зубьев зубчатых колес планетарных механизмов
Кинематические характеристики планетарных механизмов
Количество сателлитов в планетарных механизмах
Центральные углы установки сателлитов
диапазонная А
элементарный
солнце 2 19
<img file="00000006.tif" he="10" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
90°
сателлит 4 27
эпицикл 5 73
основная Б
элементарный
солнце 8 36
<img file="00000007.tif" he="10" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
60°
сателлит 10 27
эпицикл 11 90
элементарный
солнце 16 48
<img file="00000008.tif" he="16" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
60°
двухвенцовый сателлит 18 15 и 27
эпицикл 19 90
элементарный
солнце 20 25
<img file="00000009.tif" he="10" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
60°
сателлит 22 23
эпицикл 23 71
Кинематический диапазон передач переднего хода 10,541, кинематический диапазон передач заднего хода 2,744, знаменатель геометрической прогрессии q=1,40.
Таблица 3
Коробка передач с q=1,60
Числа зубьев зубчатых колес планетарных механизмов
Кинематические характеристики планетарных механизмов
Количество сателлитов в планетарных механизмах
Центральные углы установки сателлитов
диапазонная А
элементарный
солнце 2 45
<img file="00000010.tif" he="16" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
90°
двухвенцовый сателлит 4 13 и 39
эпицикл 5 97
основная Б
элементарный
солнце 8 66
<img file="00000011.tif" he="10" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
90°
сателлит 10 20
эпицикл 11 110
элементарный
солнце 16 61
<img file="00000012.tif" he="16" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
3
120°
двухвенцовый сателлит 18 14 и 42
эпицикл 19 117
элементарный
солнце 20 66
<img file="00000013.tif" he="16" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
90°
двухвенцовый сателлит 22 14 и 42
эпицикл 23 122
Кинематический диапазон передач переднего хода 26,844, кинематический диапазон передач заднего хода 4,096, знаменатель геометрической прогрессии q=1,60.
Заявляемая планетарная составная коробка передач +8; -4 работает следующим образом.
Перед началом движения машины планетарная составная коробка передач находится в нейтральном состоянии, т.е. все управляющие фрикционные элементы диапазонной коробки передач А выключены, а в основной коробке передач Б включены два тормоза 12 и 18. При этом обеспечивается свободный запуск двигателя и его прогрев при неподвижной машине, т.к. в диапазонной коробке передач А сохраняются две степени свободы (нейтраль). Поэтому упомянутые тормоза 12 и 18 могут быть выполнены нормально замкнутымиыми, т.е. быть включенными посредством замыкающих пружин при отсутствии специального управляющего воздействия на выключение этих фрикционных элементов со стороны системы управления движением машины. При нейтральном состоянии составной коробки передач возможно движение машины на свободном выбеге (накатом) и буксировка машины как с работающим, так и с заглушенным двигателем.
Для обеспечения торможения машины, например стояночного, с работающим или неработающим двигателем, целесообразно предусмотреть возможность дублирующего (механического) включения в основной коробке передач Б тормоза 24 в дополнение к нормально включенным тормозам 12 и 18.
Для трогания машины с места задним ходом следует включить в диапазонной коробке передач А тормоз 6. В основной коробке Б остаются включенными управляющие фрикционные элементы, обеспечивавшие нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. два тормоза 12 и 18, и, дополнительно, следует включить блокировочную муфту 25, что обеспечивает движение машины на первой передаче заднего хода (IЗX). Тормоз 6 и блокировочная муфта 25 остаются постоянно включенными на всех четырех передачах заднего хода. В диапазонной коробке передач А на всех передачах заднего хода (IЗX, IIЗХ, IIIЗХ и IVЗX) мощность передается с ведущего вала 1 только через планетарный механизм с ведущим солнечным колесом 2 на ведомое эпициклическое колесо 5 при остановленном, посредством тормоза 6, водилом 3. Кинематическая передаточная функция диапазонной коробки передач А на заднем ходу будет равна кинематической характеристике планетарного механизма заднего хода, взятой со знаком минус . Под кинематической передаточной функцией понимают зависимость передаточного числа планетарной коробки передач от кинематических характеристик незаблокированных нагруженных элементарных планетарных механизмов, формирующих данную передачу (см. табл.4).
1
2
3
2
3
Далее, мощность передается в основную коробку передач Б. Основная коробка передач Б на первой передаче заднего хода (IЗX) работает следующим образом. Мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 11 первого планетарного механизма, а с него - на водило 9 при заторможенном посредством тормоза 12 солнечном зубчатом колесе 8. С водила 9 мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 17 второго элементарного планетарного механизма основной коробки Б и, затем, на водило 15 этого планетарного механизма при остановленном посредством тормоза 18 солнечном зубчатом колесе 14. Мощность с водила 15 двумя параллельными потоками: через включенную блокировочную фрикционную муфту 25 и эпициклическое зубчатое колесо 23 (первый поток) и через солнечное зубчатое колесо 20 (второй поток) передается на водило 21 третьего планетарного механизма основной коробки передач Б, где потоки суммируются и, далее, отводится по ведомому валу 26 составной планетарной коробки передач. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет -К(1+К)(1+К)/КК. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче IЗX составит 0,95.
1
3
3
Для перехода на вторую передачу заднего хода (IIЗХ) в основной коробке передач Б следует выключить тормоз 12 и, вместо него, включить блокировочную фрикционную муфту 13. Мощность с ведущего вала 1 передается к ведомому валу 26 так же, как и на передаче IЗX с единственным отличием: в первом планетарном механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 13 к солнечному зубчатому колесу 8, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 11, затем эти два потока суммируются на водиле 9. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет -К(1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче IIЗХ составит 0,96.
1
2
2
Для перехода на третью передачу заднего хода (IIIЗХ) в основной коробке передач Б следует выключить блокировочную муфту 13 и тормоз 18, и вместо них, включить тормоз 12 и блокировочную фрикционную муфту 19. Мощность с ведущего вала 1 передается к ведомому валу 26 так же, как и на передаче IЗX с единственным отличием: во втором планетарном механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 19 к солнечному зубчатому колесу 14, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 19, затем эти два потока суммируются на водиле 16. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет -К(1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче IЗX составит 0,96.
1
Для перехода на последнюю, четвертую передачу заднего хода (IVЗX) в основной коробке передач Б следует выключить тормоз 12, и вместо него, включить блокировочную фрикционную муфту 13. Мощность с ведущего вала 1 передается к ведомому валу 26 так же, как и на передаче IIIЗХ с единственным отличием: в первом планетарном механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 13 к солнечному зубчатому колесу 8, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 11, затем эти два потока суммируются на водиле 9. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет -К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче IЗX составит 0,97.
Диапазон передач заднего хода составной планетарной коробки передач +8; -3 исчерпан.
Для трогания машины с места передним ходом следует включить в диапазонной коробке передач А блокировочную муфту 7. В основной коробке Б остаются включенными управляющие фрикционные элементы, обеспечивавшие нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. два тормоза 12 и 18, и, дополнительно, следует включить тормоз 24, что обеспечивает движение машины на первой передаче переднего хода (I). Блокировочная муфта 7 остается постоянно включенной на всех восьми передачах переднего хода. Тормоз 24 остается постоянно включенным на четырех низших передачах переднего хода (I, II, III, и IV). В диапазонной коробке передач А на первой передаче заднего хода (IЗX) мощность передается с ведущего вала 1 только через включенную блокировочную муфту 7 на эпициклическое колесо 11. Кинематическая передаточная функция диапазонной коробки передач А на заднем ходу будет равна 1,0. Под кинематической передаточной функцией понимают зависимость передаточного числа планетарной коробки передач от кинематических характеристик незаблокированных нагруженных элементарных планетарных механизмов, формирующих данную передачу (см. табл.4).
2
3
4
2
3
Далее, мощность передается в основную коробку передач Б. Основная коробка передач Б на первой передаче переднего хода (I) работает следующим образом. Мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 11 первого планетарного механизма, а с него - на водило 9 при заторможенном посредством тормоза 12 солнечном зубчатом колесе 8. С водила 9 мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 17 второго элементарного планетарного механизма основной коробки Б и, затем, на водило 15 этого планетарного механизма при остановленном посредством тормоза 18 солнечном зубчатом колесе 14. Мощность с водила 15 передается на солнечное зубчатое колесо 20 третьего элементарного планетарного механизма основной коробки Б и, затем, на водило 21 этого планетарного механизма при остановленном посредством тормоза 24 эпициклическом зубчатом колесе 23. С водила 21 мощность отводится на ведомый вал 26 составной планетарной коробки передач. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)(1+К)(1+К)/КК. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче I составит 0,96.
3
4
3
Для перехода на вторую передачу хода (II) в основной коробке передач Б следует выключить тормоз 12 и, вместо него, включить блокировочную фрикционную муфту 13. Мощность с ведущего вала 1 передается к ведомому валу 26 так же, как и на первой передаче I с единственным отличием: в первом планетарном механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 13 к солнечному зубчатому колесу 8, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 11, затем эти два потока суммируются на водиле 9. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)(1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче II составит 0,97.
3
4
3
Для перехода на третью передачу переднего хода (III) в основной коробке передач Б следует выключить блокировочную муфту 13 и тормоз 18, и вместо них, включить тормоз 12 и блокировочную фрикционную муфту 19. Мощность с ведущего вала 21 передается к ведомому валу 26 так же, как и на первой передаче (I) с единственным отличием: во втором планетарном механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 19 к солнечному зубчатому колесу 14, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 17, затем эти два потока суммируются на водиле 16. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)(1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче III составит 0,97.
4
Для перехода на четвертую передачу переднего хода (IV) в основной коробке передач Б следует выключить тормоз 12, и вместо него, включить блокировочную фрикционную муфту 19. Мощность с ведущего вала 1 передается к ведомому валу 26 так же, как и на передаче IIIЗХ с единственным отличием: в первом планетарном: механизме основной коробки Б она будет передаваться не одним, а двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 13 к солнечному зубчатому колесу 8, а второй - через эпициклическое зубчатое колесо 11, затем эти два потока суммируются на водиле 9. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет 1+К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче IV составит 0,98.
Диапазон низших передач переднего хода составной планетарной коробки передач +8; -3 исчерпан.
2
3
2
3
Для перехода на пятую передачу переднего хода (V) в основной коробке передач Б следует выключить две блокировочные муфты 13, 19 и тормоз 24 и, вместо них, включить два тормоза 12, 18 и блокировочную муфту 25. Основная коробка передач Б на пятой передаче переднего хода (V) работает следующим образом. Мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 11 первого планетарного механизма, а с него - на водило 9 при заторможенном посредством тормоза 12 солнечном зубчатом колесе 8. С водила 9 мощность передается на эпициклическое центральное зубчатое колесо 17 второго элементарного планетарного механизма основной коробки Б и, затем, на водило 15 этого планетарного механизма при остановленном посредством тормоза 18 солнечном зубчатом колесе 14. Мощность с водила 15 передается двумя параллельными потоками. Первый поток мощности пойдет через включенную блокировочную муфту 25 к эпициклическому зубчатому колесу 23, а второй - через солнечное зубчатое колесо 20, затем эти два потока суммируются на водиле 21. С водила 21 мощность отводится на ведомый вал 26 составной планетарной коробки передач. Мощность передается через основную коробку передач Б на пятой передаче переднего хода (V) точно таким же образом, как и на первой передаче заднего хода (IЗX). Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)(1+К)/КК. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче V составит 0,98.
3
3
Для перехода на шестую передачу переднего хода (VI) в основной коробке передач Б следует выключить тормоз 12 и, вместо него, включить блокировочную муфту 13. Основная коробка передач Б на шестой передаче переднего хода (VI) работает так же, как и на второй передаче переднего хода (II) или на второй передаче заднего хода (IIЗХ). Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче VI составит 0,99.
2
2
Для перехода на седьмую передачу переднего хода (VII) в основной коробке передач Б следует выключить блокировочную муфту 13 и тормоз 18 и, вместо них, включить тормоз 12 и блокировочную муфту 19. Основная коробка передач Б на седьмой передаче переднего хода (VII) работает так же, как и на третьей передаче переднего хода (III) или на третьей передаче заднего хода (IIIЗХ). Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет (1+К)/К. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче VI составит 0,99.
Для перехода на восьмую (прямую) передачу переднего хода (VIII) в основной коробке передач Б и тормоз 12 и, вместо него, включить блокировочную муфту 13. Основная коробка передач Б на восьмой передаче переднего хода (VIII) работает так же, как и на четвертой передаче переднего хода (IV) или на четвертой передаче заднего хода (IV). Общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет 1,0. Расчетный коэффициент полезного действия составной коробки передач на передаче VI составит 1,0.
Диапазон высших передач переднего хода составной планетарной коробки передач +8; -3 исчерпан.
Управление основной планетарной коробкой передач Б в диапазонах переднего и заднего хода, обеспечиваемых диапазонной планетарной коробкой передач А, в том числе в диапазонах низших передач переднего хода и высших передач переднего хода) абсолютно одинаково, что упрощает управляющий алгоритм и устройство системы управления коробкой передач.
Передачи можно переключать не только в восходящем порядке, как описано, но и в нисходящем, как и в любых известных и применяемых коробках передач. Возможно также управление свободным выбором передач (переключение на несмежные передачи), если возникает такая необходимость, и имеются для этого возможности, как по условиям движения машины, так и по функциям системы управления коробкой передач.
Закон управления планетарной составной коробкой передач +8; -4 (номенклатура тормозов и блокировочных муфт, включаемых на каждой рабочей передаче, нейтрали и режиме торможения), кинематические передаточные функции, устанавливающие взаимно однозначные зависимости между передаточными числами коробки передач и кинематическими характеристиками планетарных механизмов (см. табл.1, 2 и 3), образующих эту коробку передач, расчетные значения передаточных чисел коробки передач, величины расчетных коэффициентов полезного действия (КПД) на каждой рабочей передаче представлены в табл.4.
Таблица 4
Передача
Закон управления коробкой передач
Кинематические передаточные функции и передаточные числа для коробок по табл.1 (табл.2) (табл.3)
КПД
А
Б
тор моз 6
муфта 7
тор моз 12
муфта 13
тор моз 18
муфта 19
тор моз 24
муфта 25
IVЗX
+
+
+
+
<img file="00000015.tif" he="11" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,97
IIIЗХ
+
+
+
+
<img file="00000016.tif" he="11" wi="56" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,96
IIЗХ
+
+
+
+
<img file="00000017.tif" he="11" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,96
IЗX
+
+
+
+
<img file="00000018.tif" he="18" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,95
Нейтраль
+
+
-
-
I
+
+
+
+
<img file="00000019.tif" he="18" wi="54" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,96
II
+
+
+
+
<img file="00000020.tif" he="18" wi="44" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,97
III
+
+
+
+
<img file="00000021.tif" he="17" wi="44" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,97
IV
+
+
+
+
<img file="00000022.tif" he="5" wi="57" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,98
V
+
+
+
+
<img file="00000023.tif" he="18" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,98
VI
+
+
+
+
<img file="00000024.tif" he="11" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,99
VII
+
+
+
+
<img file="00000025.tif" he="11" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,99
VIII
+
+
+
+
1,0(1,0)(1,0)
1,0
Торм.
+
+
+
-
-
Кинематический диапазон передач переднего хода q<sup>7</sup>≅6,275, (10,541), (26,844); кинематический диапазон передач заднего хода q<sup>3</sup>≅2,197, (2,744), (4,096); знаменатель геометрической прогрессии q=1,30, (1,40), (1,60).
Предложенная планетарная составная коробка передач может быть эффективно применена в составе механических и гидромеханических трансмиссий гусеничных машин преимущественно промежуточной по массе категории, а также, основных боевых танков и машин на их базе с центральной коробкой передач с дизельными и газотурбинными двигателями внутреннего сгорания, так как они способны обеспечить машине высокие показатели подвижности передним и задним ходом, максимальную реализуемую интегральную тяговую мощность и высокие разгонные характеристики при умеренной скоростной и силовой нагруженности звеньев планетарных механизмов и управляющих фрикционных элементов коробки передач, а также существенно повышенный, по сравнению с известными планетарными коробками передач, коэффициент полезного действия, обеспечивающий увеличение пробега машины на одной заправке, увеличение рабочего ресурса и снижение тепловыделения коробки передач.
Предложенная планетарная составная коробка передач вполне может быть использована также и в трансмиссиях не только гусеничных, но и колесных машин, вездеходных и повышенной проходимости.