ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
PLANETARY GEARBOX OF POWER PLANT

Планетарная коробка передач силовой установки. Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности, к судостроению, и может быть использовано, в том числе, для передачи крутящего момента от судовой силовой установки на гребные винты маломерных судов.
Известна судовая шестеренчатая коробка передач с двойным приводом, содержащим высокоскоростной и низкоскоростной двигатели (US 4568289, В63В 23/12, опубл. 1986-02-04). Недостатком данной коробки передач является низкий срок эксплуатации, связанный с механическим переключением зубчатых шестерен.
Известна главная энергетическая установка скоростного судна с воздушными кавернами на днище, содержащая две судовые силовые установки (RU 147169 U1, В63В 1/38, опубл. 27.10.2014 Бюл. №30). Недостатком данной установки является сложность конструкции и управления.
Наиболее близким к заявляемому устройству является коробка передач судовой, двигательной установки, включающей несколько двигателей, выполненных с возможностью привода гребного винта через коробку передач, причем, по меньшей мере, некоторые из этих двигателей соединены с коробкой передач разъемно через планетарную систему переключения скоростей, которая включает передачу крутящего момента посредством солнечной шестерни или посредством зубчатой шестерни с внутренним зацеплением, одна из которых непосредственно соединена со входным валом, передающим крутящий момент, а другая шестерня приводится - в движение входным валом посредством дополнительной зубчатой передачи с фиксированным передаточным отношением для увеличения скорости вращения выходного вала (GB 1061952, В63Н 23/00, В63Н 23/12, В63Н 23/14, F16H 37/00, опубл. 1967-03-15). Однако данная коробка передач имеет низкую надежность, а сложная конструкция с несколькими двигателями, не только требует больших материальных и трудовых затрат, но и затрудняет обслуживание и ремонт.
Указанная коробка передач по своим характеристикам и назначению является наиболее близкой предлагаемому изобретению и принята за прототип.
Перед изобретением была поставлена задача расширения потребительских свойств, упрощения конструкции, снижения трудоемкости и материалоемкости, повышения надежности, увеличения срока эксплуатации, упрощения ремонта и обслуживания.
В. предлагаемом изобретении, как и в прототипе, используется планетарный редуктор, который состоит из внутренней планетарной шестерни (солнечной шестерни), наружной планетарной шестерни (коронной шестерни), соосной с внутренней шестерней, сателлитов, находящихся в зацеплении как с внутренней, так и с наружной планетарными шестернями, и водила, на котором сателлиты установлены с возможностью вращения. Техническим результатом изобретения является расширение потребительских свойств, упрощение конструкции, снижение трудоемкости и материалоемкости, повышение надежности, увеличение срока эксплуатации, упрощение ремонта и обслуживания. Технический результат достигается за счет того, что в коробке передач, характеризующейся тем, что содержит приводной вал с установленной на нем шестерней, соединенной с входным валом основного планетарного редуктора и находящейся в зубчатом зацеплении с другой шестерней, соединенной с входным валом дополнительного планетарного редуктора, выполненные с возможностью свободного вращения в подшипниках коронные шестерни указанных планетарных редукторов снабжены средствами тангенциальной фиксации, выходные валы каждого из планетарных редукторов содержат шестерни, которые соединены друг с другом посредством жесткой или гибкой передачи, водило каждого планетарного редуктора, выполнено за одно с концом входного или концом выходного вала, при этом передачу крутящего момента с приводного вала выходному валу осуществляют при заблокированной средствами тангенциальной фиксации коронной шестерне основного или дополнительного планетарного редуктора.
В качестве средства тангенциальной фиксации применяют зажимной механизм. Планетарная коробка передач (далее - коробка передач) содержит два выходных вала, вращающихся в одном направлении и выполненных с возможностью реверса. При этом два выходных вала выполнены с возможностью изменения скорости вращения при реверсе.
В качестве вариантов исполнения коробки передач применяют коробки передач, в которых:
- входными валами планетарных редукторов являются валы солнечных шестерен, а выходными валами являются валы, один конец которых выполнен за одно с водилом;
- входными валами планетарных редукторов являются валы, один конец которых выполнен за одно с водилом, а выходными валами являются валы солнечных шестерен.
На чертеже изображена блок-схема планетарной коробки передач силовой установки.
Коробка передач силовой установки содержит приводной вал 1, шестерни 2 и 3 соединены посредством входного вала 4 и входного вала 5 с основным планетарным редуктором 6 и дополнительным планетарным редуктором 7, соответственно. Выходной вал 8 основного планетарного редуктора. 6 содержит шестерню 10, а выходной вал 9 дополнительного планетарного редуктора 7 содержит шестерню 11. Шестерни 10 и 11 жестко соединены друг с другом посредством гибкой передачи 12. Для фиксации (блокировки) выполненной с возможностью свободного вращения в подшипниках коронной шестерни (не показана) основного планетарного редуктора 6 служит зажимной механизм 13, для блокировки выполненной с возможностью свободного вращения в подшипниках коронной шестерни (не показана) дополнительного планетарного редуктора 7 используют зажимной механизм 14. Выходным валом коробки передач является выходной вал 15 основного планетарного редуктора 6, используемый для передачи крутящего момента рабочему органу 17.
В качестве выходного вала коробки передач используют также выходной вал 16 вспомогательного планетарного редуктора 7, что расширяет потребительские свойства коробки передач и позволяет задействовать в качестве ее выходного вала оба выходных вала или тот вал, который больше соответствует конструктивным особенностям конкретного транспортного средства. Указанное облегчает установку коробки передач на транспортное средство, а высокая степень унификации содержащихся в ней деталей упрощает ее ремонт и обслуживание.
Таким образом, коробку передач выполняют как с одним выходным валом (выходной вал 15 основного планетарного редуктора 6 или выходной вал 16 вспомогательного планетарного редуктора 7), используемым для передачи крутящего момента рабочему органу 17, так и с двумя выходными валами, одним из которых является выходной вал 15, а другим выходной вал 16.
Планетарная коробка передач силовой установки работает следующим образом.
Крутящий момент от приводного вала 1 передается на шестерню 2, находящуюся в зубчатом зацеплении с шестерней 3. С шестерен 2 и 3 крутящий момент посредством входного вала 4 и входного вала 5 передается основному планетарному редуктору 6 и дополнительному планетарному редуктору 7, соответственно. Для того чтобы крутящий момент с приводного вала 1 передавался выходному валу 15 коробки передач необходимо заблокировать (зафиксировать в неподвижном состоянии) выполненную с возможностью свободного вращения в подшипниках коронную шестерню основного планетарного редуктора 6 или коронную шестерню дополнительного планетарного редуктора 7. Блокировку коронной шестерни основного планетарного редуктора 6 осуществляют посредством тормозного механизма 13. При разблокированной коронной шестерне планетарного редуктора 6 осуществляют блокировку коронной шестерни дополнительного планетарного редуктора 1 посредством тормозного механизма 14.
Установленные на выходных валах 8 и 9 планетарных редукторов 6 и 7, соответственно, шестерни 10 и 11 вращаются со скоростью, соответствующей передаточному отношению основного планетарного редуктора 6 или передаточному отношению дополнительного планетарного редуктора 7. Выходной вал 15 и выходной вал 16 при отсутствии гибкой передачи 12 благодаря зубчатому сцеплению шестерен 2 и 3 вращаются в разных направлениях.
В процессе работы коробки передач возможны три следующих состояния.
1. Исходное состояние. Тормозные механизмы 13 и 14 не задействованы. Коронные шестерни планетарных редукторов 6 и 7 не заблокированы и свободно вращаются в подшипниках. Крутящий момент с приводного вала 1 выходному валу 8 основного планетарного редуктора 6 и соосно расположенному с ним выходному валу 15 коробки передач не передается. Транспортное средство, содержащее указанную коробку передач, стоит на месте.
2. Движение транспортного средства в прямом направлении. Тормозным механизмом 13 коронная шестерня основного планетарного редуктора 6 заблокирована. Коронная шестерня дополнительного планетарного редуктора 7 установлена в подшипниках с возможностью свободного вращения. Крутящий момент с приводного вала 1 передается выходному валу 15 коробки передач посредством основного планетарного редуктора 6. Скорость вращения выходного вала 15 коробки передач и передаваемый ему крутящий момент определяются передаточным отношением основного планетарного редуктора 6. Направление вращения выходного вала 15 будет совпадать с направлением вращения приводного вала 1, которое осуществляется, к примеру, по часовой стрелке. С помощью находящихся в зубчатом зацеплении шестерен 10 и 11 и гибкой передаче 12, их огибающей, крутящий момент с выходного вала 8 основного планетарного редуктора 6 передается выходному валу 16 коробки передач. Направление вращения выходного вала 16 будет противоположным по отношению к направлению вращения приводного вала 1. Транспортное средство, приводимое в движение крутящим моментом, передаваемым с выходного вала 15, будет двигаться в прямом направлении.
3. Движение транспортного средства в обратном направлении. Тормозным механизмом 14 заблокирована коронная шестерня дополнительного планетарного редуктора 7. Коронная шестерня основного планетарного редуктора установлена в подшипниках с возможностью свободного вращения. Крутящий момент с приводного вала 1 посредством шестерен 2 и 3, дополнительного планетарного редуктора 7, передается выходному валу 9. с установленной на нем шестерней 11. Благодаря гибкой передаче 12, огибающей шестерни 10 и 11, выходной вал 15 будет вращаться в направлении вращения шестерни 11, противоположным направлению вращения приводного вала 1, к примеру, против часовой стрелки. Транспортное средство, приводимое в движение крутящим моментом, передаваемым с выходного вала 15, будет двигаться в обратном направлении.