ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
PLANETARY GEARBOX

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к коробкам передач, применяемым в трансмиссиях транспортных средств.
Планетарная коробка передач (ПКП) содержит корпус, входной, промежуточный и выходной валы, четыре однорядных планетарных механизма, две фрикционные муфты и четыре тормоза. Входной вал коробки передач связан с солнечной шестерней первого планетарного механизма. Солнечная шестерня первого планетарного механизма через первую фрикционную муфту связана с промежуточным валом, с водилом первого планетарного механизма и с эпициклической шестерней второго планетарного механизма. Промежуточный вал коробки передач связан с первой и второй муфтами, с водилом первого планетарного механизма и эпициклической шестерней второго планетарного механизма. Солнечная шестерня второго планетарного механизма связана с солнечной шестерней третьего планетарного механизма. Водило второго планетарного механизма связано с эпициклической шестерней третьего планетарного механизма, с водилом четвертого планетарного механизма и с выходным валом коробки передач. Водило третьего планетарного механизма связано с солнечной шестерней четвертого планетарного механизма. На эпициклических шестернях первого и четвертого планетарных механизмов, на солнечной шестерне второго планетарного механизма и на водиле третьего планетарного механизма установлены тормоза.
При попарном включении элементов управления коробка передач позволяет получить шесть передач переднего хода и две передачи заднего хода: на каждой передаче включаются два элемента управления.
Такое исполнение коробки передач упрощает ее конструкцию и управление, позволяет получить максимально возможное число передач переднего и заднего хода, делает ее компактной, обеспечивает разбивку передач в кинематическом диапазоне по геометрической прогрессии, повышает ее надежность и экономичность.
Наиболее близкой к заявляемой, принятой за прототип, является известная планетарная коробка [Пат. 2651957 Российской Федерации (1)]. Указанная ПКП содержит корпус, входной, промежуточный и выходной валы, четыре однорядных планетарных механизма, две фрикционные муфты и четыре тормоза.
Входной вал коробки передач связан с эпициклической шестерней первого планетарного механизма и через первую фрикционную муфту с промежуточным валом и с водилом первого планетарного механизма. Водило первого планетарного механизма связано с промежуточным валом и солнечными шестернями второго и третьего планетарных механизмов. Водило второго планетарного механизма связано с эпициклической шестерней третьего планетарного механизма и с солнечной шестерней четвертого планетарного механизма. Промежуточный вал через вторую фрикционную муфту связан с водилом третьего планетарного механизма, с водилом четвертого планетарного механизма и с выходным валом коробки передач.
При попарном включении двух элементов управления на каждой из передач планетарная коробка передач позволяет получить шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода.
Указанная коробка передач имеет ряд существенных недостатков:
недостаточный кинематический диапазон, который не позволяет получить максимально возможные силы тяги на первой передаче, что снижает проходимость транспортного средства;
в коробке передач есть только одна передача заднего хода, которая в современных условиях эксплуатации не обеспечивает транспортному средству требуемую скорость движения задним ходом, высокую поворотливость, маневренность и подвижность;
III,
IV
и
V
I
II
невысокие средние скорости движения транспортного средства, недостаточная приемистость и экономичность, недостаточное использование мощности двигателя в связи с неудачной разбивкой передаточных чисел: разбивка передач по геометрической прогрессии выполнена только для третьей, четвертой и пятой передач со знаменателем прогрессии q=1,7, на первой передаче знаменатель прогрессии q=1,29, на второй передаче q=1,32. Как известно (1, 3, 4), для получения высоких показателей тягово-скоростных свойств транспортных средств разбивку передач в кинематическом диапазоне следует производить по геометрической прогрессии.
Технической задачей изобретения является улучшение конструкции коробки передач, увеличение ее кинематического диапазона, получение второй передачи заднего хода, увеличение сил тяги на первой передаче, обеспечение разбивки передаточных чисел на всех передачах строго по геометрической прогрессии, что обеспечит транспортному средству повышение проходимости, улучшение приемистости, повышение средних скоростей движения, маневренности и экономичности.
Указанная техническая задача достигается тем, что заявляемая восьмиступенчатая планетарная коробка передач содержит корпус, входной, промежуточный и выходной валы, четыре однорядных планетарных механизма, две фрикционные муфты и четыре тормоза и, в отличие от прототипа, имеет вторую передачу заднего хода, первая фрикционная муфта связана с промежуточным валом, с солнечной шестерней, с водилом первого планетарного механизма и с эпициклической шестерней второго планетарного механизма, вторая фрикционная муфта связана с промежуточным валом, с водилом первого планетарного механизма, с эпициклической шестерней и водилом второго планетарного механизма, промежуточный вал связан с водилом первого планетарного механизма и с эпициклической шестерней второго планетарного механизма, водило второго планетарного механизма связано с эпициклической шестерней третьего планетарного механизма, с водилом четвертого планетарного механизма и выходным валом коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного механизма связана с солнечной шестерней третьего планетарного механизма, водило третьего планетарного механизма связано с солнечной шестерней четвертого планетарного механизма, а на эпициклических шестернях первого и четвертого планетарных механизмов, на солнечной шестерне второго планетарного механизма и на водиле третьего планетарного механизма установлены тормоза.
1
2
а
в
б
г.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема заявляемой ПКП. Она содержит входной 1, промежуточный 2 и выходной 3 валы, установленные в корпусе 4, четыре однорядных планетарных механизма (а, в, б, г), две фрикционные муфты Ми М и четыре тормоза Т, Т, Т и ТПервый планетарный механизм (а) содержит солнечную шестерню 5, эпициклическую шестерню 6 и водило 7 с сателлитами 8. Второй планетарный механизм (в) содержит солнечную шестерню 9, эпициклическую шестерню 10 и водило 11 с сателлитами 12. Третий планетарный механизм (б) содержит солнечную шестерню 13, эпициклическую шестерню 14 и водило 15 с сателлитами 16. Четвертый планетарный механизм (г) содержит солнечную шестерню 17, эпициклическую шестерню 18 и водило 19 с сателлитами 20.
1
2
Входной вал 1 ПКП связан с солнечной шестерней 5 первого планетарного механизма и через фрикционную муфту М с водилом 7 первого планетарного механизма и эпициклической шестерней 10 второго планетарного механизма. Эпициклическая шестерня 10 второго планетарного механизма через фрикционную муфту М связана с водилом 11 второго планетарного механизма, с эпициклической шестерней 14 третьего планетарного механизма, с водилом 19 четвертого планетарного механизма и с выходным валом 3 коробки передач. Солнечная шестерня 9 второго планетарного механизма связана с солнечной шестерней 13 третьего планетарного механизма. Водило 15 третьего планетарного механизма связано с солнечной шестерней 17 четвертого планетарного механизма. На эпициклической шестерне 6 первого планетарного механизма и эпициклической шестерне 18 четвертого планетарного механизма, на солнечной шестерне 9 второго планетарного механизма и на водиле 15 третьего планетарного механизма установлены тормоза.
а
в
б
г
1
2
Планетарная коробка передач работает следующим образом. При включении элементов управления Т, Т, Т, Т и М, М в соответствии с таблицей 1 звенья планетарных механизмов соединяются в определенную для каждой передачи кинематическую схему, в результате чего мощность от входного вала 1 к выходному валу 3 передается с соответствующим этой схеме передаточным отношением.
а
б
Для получения первой передачи включают тормоза Т и Т, что обеспечивает остановку эпициклической шестерни 6 и водила 15. Поток мощности от входного вала 1 через солнечную шестерню 5 передается на сателлиты 8 и водило 7, с которого поступает на эпициклическую шестерню 10, далее на сателлиты 12, где разделяется на две части. Первая часть потока мощности через водило 11 передается на выходной вал 3. Вторая часть потока мощности передается на солнечную шестерню 9, солнечную шестерню 13, сателлиты 16, эпициклическую шестерню 14 и на выходной вал 3, где сливается с первой частью в один поток.
а
в
На второй передаче включают тормоза Т и Т, останавливая эпициклическую шестерню 6 и солнечную шестерню 9. Поток мощности с входного вала 1 через солнечную шестерню 5, сателлиты 8 и водило 7 передается на эпициклическую шестерню 10 и далее на сателлиты 12, водило 11 и на выходной вал 3.
а
2
2
На третьей передаче включают тормоз Т и фрикционную муфту М, останавливая эпициклическую шестерню 6 и соединяя промежуточный 2 и выходной 3 валы ПКП. Поток мощности от входного вала 1 передается на солнечную шестерню 5, сателлиты 8, водило 7, и далее через муфту М на выходной вал 3.
б
1
1
На четвертой передаче включают тормоз T и фрикционную муфту М,останавливая водило 15 и соединяя ведущий 1 и промежуточный 2 валы ПКП. Поток мощности от входного вала 1 поступает на фрикционную муфту М,промежуточный вал 2, далее на эпициклическую шестерню 10, сателлиты 12, где разделяется на две части. Первая часть потока мощности с водила 11 поступает на выходной вал 3. Вторая часть потока мощности с солнечной шестерни 9 поступает на солнечную шестерню 13, сателлиты 16, эпициклическую шестерню 14 и выходной вал 3, где сливается с первой частью в один поток мощности.
в
1
1
На пятой передаче включают тормоз Т и фрикционную муфту М,останавливая солнечную шестерню 9 и соединяя ведущий 1 и промежуточный 2 валы ПКП. Поток мощности с входного вала 1, через фрикционную муфту Мпоступает на эпициклическую шестерню 10, сателлиты 12, водило 11 и далее на выходной вал 3.
1
2
1
2
На шестой передаче включают фрикционную муфту М и фрикционную муфту М. Поток мощности с входного вала 1 через фрикционную муфту М поступает на промежуточный вал 2, фрикционную муфту М и далее на выходной вал 3.
г
1
1
На первой передаче заднего хода включают тормоз Т и фрикционную муфту М, останавливая эпициклическую шестерню 18 и соединяя ведущий 1 и промежуточный 2 валы ПКП. Поток мощности от входного вала 1 через фрикционную муфту М передается на эпициклическую шестерню 10, сателлиты 12, где разделяется на две части. Первая часть потока мощности через водило 11 передается на выходной вал 3. Вторая часть потока мощности передается через солнечную шестерню 9 на солнечную шестерню 13, сателлиты 16, где также разделяется на две части. Одна из частей передается на эпициклическую шестерню 14 и выходной вал 3, где соединяется с первым потоком мощности, а вторая часть передается на водило 15, солнечную шестерню 17, сателлиты 20, водило 19 и выходной вал 3, где сливается с первыми двумя потоками мощности в один.
а
г
На второй передаче заднего хода включают тормоз Т и Т, останавливая эпициклические шестерни 6 и 18. Поток мощности с входного вала 1 поступает на солнечную шестерню 5, сателлиты 8, водило 7, эпициклическую шестерню 10 и на сателлиты 12, далее на водило 11, где разделяется на две части. Первая часть потока мощности передается на выходной вал 3, а вторая часть через солнечную шестерню 9 передается на солнечную шестерню 13, сателлиты 16, где также разделяется на две части. Одна часть через эпициклическую шестерню 14 передается на выходной вал 3, где суммируется с первым потоком мощности, а вторая часть через водило 15 передается на солнечную шестерню 17, сателлиты 20, водило 19 и на выходной вал 3, где суммируется с первыми двумя потоками мощности.
Конструктивными особенностями заявляемой планетарной коробки передач являются:
в заявляемой ПКП, в отличие от прототипа (1), увеличен кинематический диапазон ПКП и, как следствие, трансмиссии, что обеспечит транспортному средству повышение сил тяги, проходимости и, следовательно, повышение проходимости (у прототипа кинематический диапазон - 8,344, у заявляемой ПКП - 9,54);
в заявляемой ПКП, в отличие от прототипа (1), есть две передачи заднего хода, что позволит транспортному средству иметь более высокие скорости движения задним ходом и обеспечить тем самым более высокую подвижность;
в заявляемой ПКП, в отличие от прототипа (1), разбивка передаточных чисел в кинематическом диапазоне выполнена строго по геометрической прогрессии для всех передач (таблица 1), что обеспечит транспортному средству улучшение следующих его эксплуатационных свойств: повышение средних скоростей движения; улучшение приемистости, и, как следствие более быстрый разгон; наилучшее использование сил тяги двигателя; повышение топливной экономичности и улучшение условий работы водителя (1, 3, 4);
под нагрузкой на ходовых передачах (третьей и пятой) работает по одному планетарному механизму, на второй и четвертой передачах под нагрузкой работают по два планетарных механизма, что положительно скажется на к.п.д. коробки передач:
- первая передача - три (планетарные механизмы - а, в, б);
- вторая передача - два (планетарные механизмы - а, в);
- третья передача - один (планетарный механизм - а);
- четвертая передача - два (планетарные механизмы - в, б);
- пятая передача - один (планетарный механизм - в);
- первая передача заднего хода - три (планетарные механизмы - в, б, г);
- вторая передача заднего хода - четыре (планетарные механизмы - а, в, б, г).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент на изобретение №2651957. Планетарная коробка передач с тремя степенями свободы. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, 2018.
2. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет. Издание 2-е, переработанное и дополненное. - Л.: Машиностроение, 1975, с. 480.
3. Антонов А.С. Армейские гусеничные машины. Часть 1. - М.: Воениздат, 1973, с. 397.
4. Красненьков В.И., Вашец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1986, с. 271.
5. Тенденция развития специальных колесных шасси и тягачей военного назначения. ГАБТУ МО РФ, 21 научно-исследовательский испытательный институт. - Бронницы, 2007, с. 41.