МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧ И ПОВОРОТА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в качестве механизма передач и поворота (МПП) в трансмиссиях гусеничных машин.
Наиболее близким к заявляемому решению (прототипом) является независимый механизм передач и поворота с гидрообъемной передачей, состоящий из двух конических пар, шестиступенчатой коробки передач, двух суммирующих планетарных механизмов, двух тормозов механизма поворота, двух муфт свободного хода, трех двухсторонних зубчатых муфт с синхронизаторами, двух фрикционов и гидрообъемной передачи [патент RU 184365 U1 B62D 11/18].
Недостатками прототипа являются: снижение скорости движения транспортного средства на повороте за счет уменьшения скорости перематывания одной из гусениц, отсутствие возможности осуществления крутого поворота транспортного средства (с радиусом поворота равным ширине колеи машины) и разворота вокруг вертикальной оси (поворота с радиусом, равным половине ширины колеи машины), вероятность поворота машины с неустановившемся радиусом (зависящим от разной величины сцепления гусениц разных бортов с опорной поверхностью) при работающем двигателе, включенной нейтрали в коробке передач и воздействии на управляющий орган (штурвал), изменяющий производительность гидронасоса. Это в совокупности вызывает снижение средней эксплуатационной скорости (подвижности) транспортного средства, ухудшение его маневренности, особенно при движении в местности с ограниченным пространством, а также снижение безопасности эксплуатации гусеничной машины.
Технический результат полезной модели направлен на исключение снижения скорости транспортного средства на повороте, улучшение маневренности гусеничной машины за счет уменьшения величины радиуса поворота до минимально допустимого значения, равного ширине колеи машины, и обеспечения машине возможности разворота вокруг вертикальной оси (поворота с радиусом, равным половине ширины колеи), а также на повышение безопасности эксплуатации транспортного средства за счет исключения возможности поворота машины при работающем двигателе, включенной нейтрали в коробке передач и воздействии на управляющий орган, изменяющий производительность гидронасоса.
Технический результат достигается тем, что в МПП, содержащем коническую пару, коробку передач, два суммирующих планетарных механизма, два фрикциона, три двухсторонние зубчатые муфты с синхронизаторами, два остановочных тормоза, гидрообъемную передачу, коробка передач снабжена зубчатой полумуфтой, блокирующей вал эпициклов с корпусом, при этом кинематическая связь солнечных шестерен суммирующих планетарных механизмов с гидромотором осуществляется через вторую коническую пару посредством двух управляемых фрикционов, а остановочные тормоза установлены на ведомых валах.
Отличительными признаками от прототипа является то, что коробка передач снабжена зубчатой полумуфтой, блокирующей вал эпициклов с корпусом, при этом кинематическая связь солнечных шестерен суммирующих планетарных механизмов с гидромотором осуществляется через вторую коническую пару посредством двух управляемых фрикционов, а остановочные тормоза установлены на ведомых валах.
I
II
I
II
III
IV
л
п
л
п
Кинематическая схема предлагаемого МПП представлена на фиг. 1. Он содержит конические пары 1 и 2, промежуточные валы 3, 4 и 5, вал 6 эпициклов, ведомые валы 7 и 8, два фрикциона Ф и Ф, три двусторонние зубчатые муфты с синхронизаторами M, М и М, зубчатую полумуфту M, два остановочных тормоза Т и Т, два управляемых фрикциона Ф и Ф, два суммирующих планетарных механизма 9 и 10, гидронасос 11 и гидромотор 12.
I
I
II
II
II
III
Каждая из передач в коробке передач включается двумя элементами управления: одной из зубчатых муфт и одним из фрикционов. С помощью Ф, муфт M и М (в левом положении) включаются четные передачи и передача заднего хода, а с помощью фрикциона Ф, муфт М (в правом положении) и М - нечетные передачи.
Переключение с низшей передачи на высшую осуществляется в два этапа: предварительно включается зубчатая муфта высшей передачи, а затем включается соответствующий фрикцион при одновременном выключении фрикциона, а затем и зубчатой муфты низшей передачи.
Переключение с высшей передачи на низшую осуществляется аналогичным способом.
При работающем двигателе пара шестерен привода вала гидронаноса 11 приводится во вращение постоянно, независимо от включенной передачи.
При буксировке транспортного средства с неработающим двигателем для обеспечения управляемости транспортного средства необходимо включение какой-либо передачи в коробке передач.
МПП работает следующим образом.
Работа МПП при включенной нейтрали в коробке передач.
I
II
III
IV
л
п
I
II
I
II
л
п
При работающем двигателе и включенной нейтрали в коробке передач зубчатые муфты М, М, М и М, фрикционы Ф, Ф, Ф и Ф выключены, вращение от коленчатого вала двигателя (не показан) передается через коническую пару 1 на промежуточный вал 3. Так как фрикционы Ф и Ф выключены, то вращение больше никуда не передается. При этом вращается вал гидронасоса 11. При установке управляющего органа (не показан), изменяющего производительность гидронасоса 11, в нейтральное положение (для движения прямо), вал гидромотора 12 не вращается. Так как эпициклические шестерни, солнечные шестерни и сателлиты, установленные на водилах суммирующих планетарных механизмов 9 и 10, не вращаются, то гусеничная машина остается в неподвижном положении. При воздействии на управляющий орган, изменяющий производительность гидронасоса 11, и переводе его из нейтрального положения (для движения прямо) в какое-либо положение для поворота, жидкость, подаваемая из гидронасоса 11 к гидромотору 12, вызывает вращение ведущей шестерни конической пары 2 в ту или иную сторону. Так как фрикционы Ф и Ф находятся в выключенном состоянии, то солнечные шестерни и сателлиты, установленные на водилах суммирующих планетарных механизмов 9 и 10, остаются неподвижными. Гусеничная машина остается в неподвижном положении.
Работа МПП при прямолинейном движении.
II
II
II
л
п
II
Машина начинает движение на первой передаче. При включении первой передачи зубчатая муфта М вводится в зацепление с ведомой шестерней первой передачи. После включения зубчатой муфты М (в правое положение) включаются фрикционы Ф, Ф и Ф. Крутящий момент, поступающий от двигателя через коническую пару 1 на промежуточный вал 3, передается через включенный фрикцион Ф, промежуточный вал 5 и пару шестерен первой передачи на вал 6 эпициклов.
При установке управляющего органа, изменяющего производительность гидронасоса 11, в нейтральном положении рабочая жидкость из гидронасоса 11 в гидромотор 12 не поступает, ведущая шестерня конической пары 2 не вращается. Следовательно, ведомые шестерни конической пары 2 и зубчатые колеса привода солнечных шестерен суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 также не вращаются. Солнечные шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 остаются неподвижными.
При вращении вала 6 эпициклов вращаются эпициклические шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 и находящиеся с ними в зацеплении сателлиты, которые, обкатываясь вокруг остановленных солнечных шестерен, увлекают за собой водила, приводящие во вращение ведомые валы 7 и 8. Машина осуществляет прямолинейное движение.
I
I
I
II
II
л
п
I
При переходе на вторую передачу зубчатая муфта M вводится в зацепление с ведомой шестерней второй передачи. После включения зубчатой муфты M (в правое положение) включается фрикцион Ф и одновременно с этим выключается фрикцион Ф и отключается муфта М, фрикционы Ф и Ф остаются во включенном состоянии. Крутящий момент, поступающий от двигателя через коническую пару 1 на промежуточный вал 3, передается через включенный фрикцион Ф промежуточный вал 4 и пару шестерен второй передачи на вал 6 эпициклов. Так как передаточное отношение пары шестерен второй передачи меньше передаточного отношения пары шестерен первой передачи, то вал 6 эпициклов, а, следовательно, и эпициклические шестерни вращаются с большей скоростью. Остальное происходит, как описано выше.
III
I
II
I
I
III
I
II
II
При включении третьей передачи зубчатая муфта М вводится в зацепление с ведомой шестерней третьей передачи, затем фрикцион Ф выключается, одновременно с этим включается фрикцион Ф и отключается муфта М. При включении четвертой или пятой передач используются, соответственно, зубчатые муфты M и М, включающие ведомые шестерни четвертой или пятой передач, а также фрикционы Ф и Ф. Для осуществления движения задним ходом включается зубчатая муфта М, входящая в зацепление с ведомой шестерней заднего хода.
Работа МПП при плавном повороте.
При необходимости осуществить плавный поворот при движении на одной из передач в коробке передач, управляющий орган (штурвал), изменяющий производительность гидронасоса 11, переводится из нейтрального положения, соответствующего прямолинейному движению, в правое или левое положение. При этом жидкость, подаваемая из гидронасоса 11 к гидромотору 12, вызывает вращение вала ведущей шестерней конической пары 2 в ту или иную сторону. При этом начинают вращаться ведомые шестерни конической пары 2 с зубчатыми колесами привода солнечных шестерен суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 и солнечные шестерни, которые получают различное по направлению, но одинаковое по угловой скорости вращение. Это заставляет вращаться водила суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 с разными угловыми скоростями, а, следовательно, с разными угловыми скоростями будут вращаться и ведомые валы 7 и 8, что приводит к повороту гусеничной машины. Причем, на какую величину увеличивается угловая скорость ведомого вала с одной стороны, на такую же величину уменьшается угловая скорость ведомого вала с другой стороны и наоборот, что позволяет центру масс машины сохранять линейную скорость при повороте.
Работа МПП при крутом повороте.
л
п
л
п
При необходимости осуществить крутой поворот (с радиусом равным ширине колеи гусеничной машины) при движении на одной из передач в коробке передач, управляющий орган (штурвал), изменяющий производительность гидронасоса 11, переводится из нейтрального в крайнее левое или крайнее правое положение до упора. При этом отключается управляющий фрикцион Ф или Ф и одновременно включается остановочный тормоз Т или Т.
п
п
п
При переводе управляющего органа, изменяющего производительность гидронасоса 11, в одно из крайних положений (крутой поворот направо), управляющий фрикцион Ф выключается и выводит зубчатое колесо привода солнечной шестерни суммирующего планетарного механизма 10 из зацепления с правой ведомой шестерней конической пары 2. Одновременно срабатывает остановочный тормоз Т, затормаживая тем самым ведомый вал 8 и установленное на нем водило суммирующего планетарного механизма 10. Вращение с эпициклической шестерни суммирующего планетарного механизма 10 передается на его сателлиты, которые, вращаясь на неподвижном водиле, передают вращение солнечной шестерне, разъединенной посредством выключенного фрикциона Ф с конической парой 2 и свободно вращающейся. На ведомый вал 7 вращение передается аналогично работе МПП при плавном повороте. Таким образом, ведомый вал 8 заторможен, а ведомый вал 7 вращается ускоренно, что приводит к повороту машины вокруг заторможенной правой гусеницы (не показана) с радиусом равным ширине колеи гусеничной машины.
л
л
л
При переводе управляющего органа, изменяющего производительность гидронасоса 11, в другое крайнее положение (крутой поворот налево), управляющий фрикцион Ф выключается и выводит зубчатое колесо привода солнечной шестерни суммирующего планетарного механизма 9 из зацепления с левой ведомой шестерней конической пары 2. Одновременно срабатывает остановочный тормоз Т, затормаживая тем самым ведомый вал 7 и установленное на нем водило суммирующего планетарного механизма 9. Вращение с эпициклической шестерни суммирующего планетарного механизма 9 передается на его сателлиты, которые вращаясь на неподвижном водиле, передают вращение солнечной шестерне, разъединенной посредством выключенного фрикциона Ф с конической парой 2 и свободно вращающейся. На ведомый вал 8 вращение передается аналогично работе МПП при плавном повороте. Таким образом, ведомый вал 7 заторможен, а ведомый вал 8 вращается ускоренно, что приводит к повороту машины вокруг заторможенной левой гусеницы (не показана) с радиусом равным ширине колеи гусеничной машины.
Работа МПП при развороте машины вокруг вертикальной оси.
л
п
IV
При необходимости осуществить разворот машины вокруг вертикальной оси (поворот с радиусом, равным половине ширины колеи гусеничной машины) в коробке передач включается нейтраль и на органах управления машиной (не показаны) выбирается режим разворота. При выборе режима разворота управляющие фрикционы Ф и Ф не выключаются и солнечные шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 остаются в кинематической связи с ведомыми шестернями конической пары 2. Одновременно включается зубчатая полумуфта M, которая блокирует вал 6 эпициклов с корпусом коробки передач, а следовательно, блокируются и эпициклические шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10.
Управляющий орган, изменяющий производительность гидронасоса 11, переводится из нейтрального положения в положение для поворота налево или направо. При этом в случае включения режима разворота, исключается возможность включения остановочных тормозов при переводе управляющего органа, изменяющего производительность гидронасоса 11, в крайние положения до упора. Процесс передачи вращения с вала гидромотора 12 на солнечные шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10 происходит аналогично плавному повороту. Солнечные шестерни суммирующих планетарных механизмов 9 и 10, вращающиеся в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью, передают вращение на соответствующие сателлиты, которые, обкатываясь по неподвижным эпициклическим шестерням, увлекают водила, вращая последние так же с одинаковой угловой скоростью и в противоположных направлениях. Следовательно, с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях будут вращаться и ведомые валы 7 и 8, что приводит к развороту гусеничной машины.
В результате достигается исключение снижения скорости гусеничной машины на повороте за счет увеличения скорости перематывания забегающей гусеницы на величину снижения скорости перематывания отстающей гусеницы, улучшение маневренности гусеничной машины за счет уменьшения величины радиуса поворота до минимально допустимого значения, равного ширине колеи машины, и обеспечения машине возможности разворота вокруг вертикальной оси (поворота с радиусом, равным половине ширины колеи), а также повышение безопасности эксплуатации транспортного средства за счет исключения возможности поворота машины при работающем двигателе, включенной нейтрали в коробке передач и воздействии на управляющий орган, изменяющий производительность гидронасоса.