ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Техническое решение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве трансмиссий транспортных машин, например, автомобилей.
Известна кинематическая схема планетарной 6-ти ступенчатой коробки передач по патенту на полезную модель №123085 кл. F16H 3/44, содержащей двухступенчатую планетарную передачу и ступенчатый планетарный редуктор, в котором включение ступени заднего хода выполняется зубчатой муфтой, соединяющей коронную шестерню планетарного редуктора с корпусом коробки передач.
Такое техническое решение обеспечивает существенное упрощение конструкции планетарного редуктора, а также уменьшает потери мощности.
Расчеты показывают, что в этой коробке передач, рассчитанной для работы с двигателем мощностью 600 л.с., на ступени U6 потери мощности снижаются на 9,5 л.с.
Однако в патенте №123085 не предусмотрено конструктивное устройство, обеспечивающее безударное включение зубчатой муфты при включении ступени заднего хода и плавное трогание с места транспортной машины на ступени заднего хода.
Задачей настоящего технического решения является создание трансмиссии транспортной машины, обеспечивающей безударное включение зубчатой муфты ступени заднего хода в планетарном редукторе по сигналу переключателя ступеней трансмиссии с последующим включением ступени в двухступенчатой планетарной передаче, а также плавное трогание с места транспортной машины.
На фиг.1 - изображена кинематическая схема трансмиссии, содержащей планетарную коробку передач и гидротрансформатор; на фиг.2 - таблица переключений ступеней в планетарной коробке передач; на фиг.3 - схема управления планетарной коробки передач; на фиг.4 - график переключений ступеней в планетарной коробке передач; на фиг.5 - кинематическая схема механического варианта трансмиссии; на фиг.6 - схема управления трансмиссией по фиг.5; на фиг.7 - график изменений давления на выходе регулятора давления.
Трансмиссия (фиг.1) содержит двухступенчатую планетарную передачу 1 и ступенчатый планетарный редуктор 2. Двухступенчатая планетарная передача снабжена фрикционным тормозом, управляемым цилиндром 3, и фрикционную муфту блокировки планетарной передачи с цилиндром 4.
Планетарный редуктор 2 имеет фрикционную муфту, управляемую цилиндром 5, и фрикционные тормозы, снабженные цилиндрами 6 и 7. Кроме того, планетарный редуктор 2 содержит зубчатую муфту 8 включения ступени заднего хода, тормозок 9 коронной шестерни 10, кольцевой пневмоцилиндр 11 и цилиндр 12 включения зубчатой муфты 8. Для осуществления трогания с места транспортной машины предусмотрен гидротрансформатор 13.
Выходным звеном трансмиссии является фланец 14.
Устройство управления планетарной коробки передач (фиг.3) содержит приводимый от двигателя транспортной машины масляный насос 15, являющийся источником давления. Давление Рн на выходе масляного насоса 15 поддерживается ограничителем давления 16. Масло находится в гидробаке 17, в который происходит слив масла из всех узлов управления коробкой передач, например, из ограничителя давления 16. Избирательное включение цилиндра 3 фрикционного тормоза двухступенчатой планетарной передачи выполняется гидравлическим клапаном 18, управляемым клапаном-пилотом 19, через электромагнит 20 по сигналам от электрического переключателя ступеней 21. Избирательное включение цилиндра 4 фрикционной муфты блокировки выполняется гидравлическим клапаном 22, управляемым клапаном-пилотом 23, электромагнит 24 которого соединен с переключателем ступеней 21.
Для осуществления контролируемого включения цилиндров 3 и 4 предусмотрен аккумулятор давления 25, соединенный через жиклер 26 с масляным насосом 15.
Кроме того, схема по фиг.3 также содержит клапан сброса давления 27, клапан слива 28, клапан форсировки 29 и жиклер слива 30. Электропитание электромагнитов в схеме по фиг.3 производится от электрического аккумулятора 31.
Цилиндры планетарного редуктора 5-7 управляются с помощью гидравлических клапанов 32-34 с помощью клапанов-пилотов 35-37, содержащих электромагниты 38-40, соединенные с переключате6лем ступеней 21.
Для управления планетарным редуктором введены другой аккумулятор давления 41, соединенный с источником давления 15 другим жиклером 42, другой клапан слива 43 и другой клапан сброса давления 44. Каналы слива 45-47 гидравлических клапанов 32-34 через обратные клапаны 48-50 соединены с другим клапаном сброса давления 44 и другим клапаном слива 43, гидравлически управляемым давлением в другом аккумуляторе давления 41.
Параллельно другому клапану сброса давления 44 возможно также присоединение жиклера 51 для коррекции слива масла из выключаемых цилиндров 5-7.
Для управления включением ступени заднего хода UR предусмотрен электропневматический клапан 52, соединенный с пневматическим цилиндром 11, имеющим возможность воздействовать на тормозок 9 для полной остановки коронной шестерни 10.
Цилиндр 11 тормозка 9 снабжен электрическим датчиком давления 53, управляющим включением другого электропневматического клапана 54, соединенного с цилиндром 12 включения зубчатой муфты 8, соединяющей коронную шестерню 10 с корпусом редуктора.
Цилиндр 12 соединен с другим электрическим датчиком давления 55, включения гидравлического цилиндра 3 фрикционного тормоза двухступенчатой планетарной передачи.
Воздух под давлением для работы пневматических элементов, включая цилиндры 11 и 12, находится в ресивере 56 транспортной машины.
Диоды 57-65 обеспечивают при переключении ступеней прямого хода избирательное включение гидроцилиндров 3-7 в соответствии с таблицей на фиг.2.
При нахождении переключателя ступеней 21 в положении нейтрали все цилиндры планетарной коробки передач соединены со сливом в гидробак 17, т.е. находятся в выключенном состоянии.
Для начала движения транспортной машины водитель включает в переключателе ступеней первую ступень U1. Это приводит к соединению электромагнита 20 клапана-пилота 19 с электрическим аккумулятором 31. Клапан-пилот 19 производит переключение гидравлического клапана 18. В результате этого цилиндр 3 тормоза двухступенчатой планетарной передачи 1 соединяется с полностью заряженным аккумулятором давления 25 через большое проходное сечение.
Объем аккумулятора давления 25 рассчитан таким образом, что при выборе всех зазоров в фрикционных элементах тормоза давление в цилиндре 3 за время to устанавливается равным Р1 (фиг.4). При давлении Р1 возможна некоторая минимальная величина крутящего момента в фрикционном тормозе двухступенчатой планетарной передачи.
Далее аккумулятор давления 25 начинает заряжаться от источника давления 15 через жиклер 26, что приводи к росту давления в цилиндре 3 до давления Р25 (жирная линия на фиг.4).
При давлении Р25 аккумулятор давления полностью заряжается, поэтому, из-за несжимаемости жидкости давление в аккумуляторе давления 25 и цилиндре 3 быстро возрастает до величины Рн (на фиг.4 поз.66). Время включения фрикционного тормоза цилиндром 3 равно t3.
Одновременно с включением цилиндра 3 на ступени U1 происходит включение цилиндра 7 планетарного редуктора.
Включение цилиндра 7 происходит аналогичным образом с участием другого аккумулятора давления 41 и другого жиклера 42 более быстро, чем цилиндра 3.
Водитель нажимает педаль подачи топлива, что приводит к увеличению частоты вращения двигателя n и повышению крутящего момента на турбинном валу гидротрансформатора 13, который передается в планетарную коробку передач. Транспортная машина трогается с места и плавно разгоняется.
По мере увеличения скорости транспортной машины водитель производит переключение со ступени U1 на ступень U2. Клапан пилот 19 выключается, но включается клапан-пилот 23, соединяющий с помощью гидравлического клапана 22 цилиндр 4 блокировки планетарной передачи с полностью заряженным аккумулятором давления 25. Ранее включенный цилиндр 3 будет выключаться, т.к. оказывается соединенным с клапаном сброса давления 27 и клапаном слива 28. Клапан слива 28, управляемый давлением в аккумуляторе давления 25, открыт при давлении Р>Р28, а при Р<Р28 закрыт. Клапан сброса давления открыт при Р>Р27.
Включение цилиндра 4 будет происходить через большое проходное сечение. Объем аккумулятора давления 25 выбран таким образом, что при выборе всех зазоров фрикционных элементах включаемой фрикционной муфты, за время to давление в цилиндре 4 устанавливается равным Р1. Далее аккумулятор давления 25 начинает заряжаться от источника давления 15 через жиклер 26 и открытый клапан форсировки 29. Поэтому рост давления в цилиндре 4 будет выше, чем в цилиндре 3 (фиг.4 поз.67), а время включения цилиндра 4 t4<t3.
Сброс давления в выключаемом цилиндре 3 от величины Рн до Р28 выполняется через клапан сброса давления 27 и открытый клапан слива 28. При Р28 клапан слива закрывается, после чего сброс давления производится до величины Р27 только через клапан сброса давления 27. При Р<Р27 клапан сброса давления закрыт (фиг.4, поз.68). При возрастании давления в в цилиндре 4 до точки Б (фиг.4) клапан слива 28 открывается, в результате чего давление в цилиндре 3 сбрасывается до нуля. Введение клапана слива гарантирует наличие заштрихованной зоны перекрытия.
При использовании жиклера слива 30 давление в выключаемом цилиндре 3 будет сбрасываться клапаном слива с величины Рт, а в выключаемом цилиндре 4 с величины Рм.
Аналогичным образом будет происходить переключение всех ступеней прямого хода.
Ступень заднего хода UR включается из нейтрального положения в переключателе ступеней 21 при минимальной частоте вращения двигателя no. Происходит срабатывание электропневматического клапана 52, соединяющего кольцевой цилиндр 11 с пневматическим ресивером 56. В результате этого тормозок 9 полностью затормаживает коронную шестерню 10 планетарного ряда ступени заднего хода. Происходит срабатывание электрического датчика давления 53 и его контакты включают второй электропневматический клапан 54, подающий воздух под давлением в цилиндр 12 включения зубчатой муфты 8. Происходит безударное соединение зубчатой муфтой 8 коронной шестерни 10 с корпусом трансмиссии.
При давлении, превышающим давление необходимое для перемещения зубчатой муфты 8, срабатывает другой электрический датчик давления 55. Его контакты замыкаются, что приводит к ранее изложенному включению цилиндра 3 двухступенчатой планетарной передачи, т.е. включению ступени UR. Возможно трогание транспортной машины задним ходом. При этом цилиндры 4, 5-7 остаются в выключенном состоянии. В положении нейтрали переключателя ступеней 21 все цилиндры 3, 4 и 5-7 находятся в выключенном положении. Однако из-за наличия «ведения» в фрикционных муфтах и тормозах, т.е. остаточного крутящего момента, возможно некоторое вращение коронной шестерни 10. Поэтому для обеспечения безударного включения зубчатой муфты в схеме управления предусмотрено предварительное затормаживание коронной шестерни тормозком 9. Тормозок 9 содержит один фрикционный диск. При выключенном кольцевом пневмоцилиндре 11 с двух сторон фрикционного диска тормозка 9 создаются увеличенные боковые зазоры. В связи с этим при работе на ступенях прямого хода выключенный тормозок 9 практически не вносит потерь мощности.
Трансмиссия по фиг.1 может использоваться на транспортных машинах, оборудованных двигателями мощностью до 1000 л.с.
Механический вариант трансмиссии транспортной машины по фиг.5 имеет схему управления (фиг.6), которая отличается от схемы управления по фиг.3 только введением приводимого от двигателя регулятора давления 69, установленного между аккумулятором давления 25 и гидравлическим клапаном 18, управляющим включением цилиндра 3 фрикционного тормоза двухступенчатой планетарной передачи. Регулятор давления 69 обеспечивает плавное трогание транспортной машины на ступенях U1 и UR. В остальном схема управления по фиг.6 работает как схема управления по фиг.3.
При движении транспортной машины с переключением передач при n≥n2 (фиг.7) регулятор давления 69 полностью открыт, поэтому аккумулятор давления 25 напрямую соединен с гидравлическим клапаном 18, как в схеме по фиг.3.
Механический вариант трансмиссии по фиг.5 благодаря отсутствию гидротрансформатора имеет меньшие потери мощности и более простую конструкцию. Этот вариант трансмиссии может применяться с двигателями мощностью до 300 л.с. при диапазоне передаточных чисел не более, чем 6,3.