ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
PLANETARY GEARBOX WITH TWO DEGREES OF FREEDOM

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к коробкам передач, применяемым в трансмиссиях транспортных средств.
Известна семискоростная планетарная коробка передач (ПКП), применяемая на транспортерах-тягачах МТ-Т, танках Т-72Б3 и Т-90, механическая, трехстепенная, планетарно-фрикционная, содержащая корпус, передний фланец, барабан, механизм включения фрикционов горного тормоза, задний фланец с ведомым валом, ведущий вал, шесть фрикционов, четыре планетарных ряда и гидравлическое управление [1. Тяжелый многоцелевой гусеничный транспортер-тягач МТ-Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 429АМ.00СбТО. - М.: Воениздат, 1988, 446 с.].
Указанная коробка имеет ряд недостатков:
- разбивка передаточных чисел имеет хаотичный характер (сближены на III и IV передачах, а также IV и V, по мере увеличения номера передачи знаменатель прогрессии должен уменьшатся, а он, наоборот, увеличивается) [2. Степанов Ю.А., Дубинин С.Г. Боевые и эксплуатационные свойства современных танков и боевых машин. Учебное пособие. - СПб.: ВАМТО, 2015, 292 с.];
- слишком большой разрыв расчетных скоростей на шестой и седьмой передачах (44,3 и 65 км/ч);
- по мере увеличения номера передачи величина расчетного радиуса должна увеличиваться. Это требование выполняется только до четвертой передачи. Однако между расчетными радиусами третьей и четвертой передач практически нет разницы (4,35 и 4,5 соответственно). Начиная с пятой передачи, расчетный радиус не увеличивается, а уменьшается. В связи с этим во избежание заноса или останова двигателя механик-водитель вынужден осуществлять поворот при частичном включении тормозов, что нежелательно, так как это приводит к их повышенному износу и дополнительным затратам мощности на регулирование, а также к снижению скорости поворота. Для танка на поле боя это - снижение его подвижности, а следовательно, и живучести. Для транспортера-тягача, работающего в частях подвоза, это снижение средней скорости движения и, следовательно, уменьшение эффективности его использования и производительности;
- поворот транспортера-тягача на расчетных радиусах пятой, шестой и седьмой передачи невозможен как по условию заноса, так и по запасу мощности двигателя;
- сложная конструкция, а также высокая стоимость и сложный ремонт.
Наиболее близкой к заявляемой и принятой за прототип является пятиступенчатая планетарная коробка передач [3. Пат. РФ №2132985. Планетарная коробка передач [Текст]. Степанов Ю.А., Дубинин С.Г.; заявитель и патентообладатель Воен. академ. тыла и трансп. Бюл №19, заявл. 06.04.1998; опубл. 10.07.1999. - Ил.]. Указанная планетарная коробка передач содержит четыре однорядных планетарных механизма, фрикционную муфту и четыре тормоза. Входной вал коробки передач связан с солнечными шестернями первого и второго планетарных механизмов и через фрикционную муфту - с эпициклической и солнечной шестернями первого планетарного механизма. Эпициклическая шестерня второго планетарного механизма связана с водилом первого планетарного механизма и с солнечными шестернями третьего и четвертого планетарных механизмов. Водило второго планетарного механизма связано с выходным валом коробки передач и через водило четвертого планетарного механизма - с эпициклической шестерней третьего планетарного механизма. На эпициклических шестернях первого, второго и четвертого планетарных механизмов и на водиле третьего планетарного механизма установлены тормоза. Планетарная коробка передач имеет четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода. На каждой передаче включается один элемент управления.
Недостатками прототипа являются: недостаточное число передач переднего хода, невысокие максимальные и средние скорости движения на передачах, низкая топливная экономичность и запас хода транспортного средства, а также недостаточные приемистость и мощностные показатели двигателя ввиду наличия четырех скоростей для движения вперед.
Технический результат направлен на упрощение конструкции коробки передач транспортного средства, автоматизацию ее управления, улучшение разбивки передаточных чисел, совершенствование использования мощностных и экономических показателей двигателей, а также улучшение таких эксплуатационных свойств транспортного средства, как надежность, подвижность, поворотливость и управляемость.
Технический результат достигается тем, что синтезирована шестиступенчатая ПКП с двумя степенями свободы, которая содержит корпус, входной и выходной валы, фрикционную муфту, пять однорядных планетарных механизмов и пять тормозов, в которой в отличие от прототипа входной вал связан с солнечными шестернями первого, второго и третьего планетарных механизмов соответственно. Водило третьего планетарного механизма связано с выходным валом, водилом пятого планетарного механизма и эпициклической шестерней четвертого планетарного механизма, эпициклическая шестерня третьего планетарного механизма связана с солнечными шестернями четвертого и пятого планетарных механизмов, а на эпициклических шестернях первого, второго, третьего, пятого планетарных механизмов и на водиле четвертого планетарного механизма установлены тормоза.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема заявляемой ПКП. Она содержит входной 1 и выходной 2 валы, установленные в корпусе 3, фрикционную муфту М4 и пять тормозов: Т5, Т6, Т7, Т8, Т9.
В состав ПКП входят пять однорядных планетарных механизмов:
- первый планетарный механизм имеет солнечную шестерню 10, эпициклическую шестерню 11 и водило 12 с сателлитами 13;
- второй планетарный механизм имеет солнечную шестерню 14, эпициклическую шестерню 15 и водило 16 с сателлитами 17;
- третий планетарный механизм имеет солнечную шестерню 18, эпициклическую шестерню 19 и водило 20 с сателлитами 21;
- четвертый планетарный механизм имеет солнечную шестерню 22, эпициклическую шестерню 23 и водило 24 с сателлитами 25;
- пятый планетарный механизм имеет солнечную шестерню 26, эпициклическую шестерню 27 и водило 28 с сателлитами 29.
Входной вал 1 связан с солнечными шестернями 10, 14 и 18 первого, второго и третьего планетарных механизмов соответственно, а через муфту М4 - с эпициклической шестерней 11 первого планетарного механизма.
Водило 20 третьего планетарного механизма связано с выходным валом 2, водилом 28 пятого планетарного механизма и эпициклической шестерней 23 четвертого планетарного механизма.
Эпициклическая шестерня 19 третьего планетарного механизма связана с солнечными шестернями 22 четвертого и 26 пятого планетарных механизмов, а на эпициклической шестерне 11 первого планетарного ряда установлен тормоз Т5, на эпициклической шестерне 15 второго планетарного механизма установлен тормоз Т6, на эпициклической шестерне 19 третьего планетарного механизма установлен тормоз Т7, на эпициклической шестерне 27 пятого планетарного механизма установлен тормоз Т8, а на водило 24 четвертого планетарного механизма установлен тормоз Т8.
Планетарная коробка передач работает следующим образом: при включении элементов управления М4, Т5, Т6, Т7, Т8, Т9 в соответствии с таблицей (табл. 1) звенья планетарных механизмов соединяются в определенную для каждой передачи кинематическую схему, в результате чего мощность от входного вала 1 к выходному валу 2 передается с соответствующим этой схеме передаточным отношением.
Для получения первой передачи включают тормоз Т8, что обеспечивает остановку водила 24. Поток мощности от входного вала 1 через солнечную шестерню 18 передается на сателлиты 21. Первая часть потока мощности через водило 20 передается на выходной вал 2. Вторая часть потока мощности передается на эпициклическую шестерню 19, солнечную шестерню 22, сателлиты 25, эпициклическую шестерню 23 и далее через водило  - на выходной вал 2, где сливается с первой частью в один поток мощности.
На второй передаче включают тормоз Т7, останавливая водило 16 и эпициклическую шестерню 19. Поток мощности с входного вала 1 через солнечную шестерню 18, сателлиты 21 и водило 20 передается на выходной вал 2.
На третьей передаче включают тормоз Т6, останавливая эпициклическую шестерню 15 и водило 12. Поток мощности с входного вала 1 разделяется на две части. Первая часть потока мощности через солнечную шестерню 14, сателлиты 17 и водило 16 передается на эпициклическую шестерню 19, сателлиты 21 и водило 20. Вторая часть потока мощности передается через солнечную шестерню 18, сателлиты 21 на водило 20, где оба потока мощности сливаются в один поток, который передается на выходной вал 2.
На четвертой передаче включают тормоз Т5, останавливая эпициклическую шестерню 11. Поток мощности с входного вала 1 разделяется на три части. Первая часть потока мощности через солнечную шестерню 10, сателлиты 13 и водило 12 передается на эпициклическую шестерню 15 и сателлиты 17. Вторая часть потока мощности передается через солнечную шестерню 14 и сателлиты 17, где эти два потока сливаются в один поток, который через водило 16 передается на эпициклическую шестерню 19 и сателлиты 21. Третья часть потока мощности передается через солнечную шестерню 18, сателлиты 21, где три потока мощности сливаются в один поток, который через водило 20 передается на выходной вал 2.
На пятой передаче включают фрикционную муфту М4. В этом случае блокируются первый, второй и третий планетарные механизмы, и коробка передач дает прямую передачу на выходной вал 2.
На передаче заднего хода включают тормоз Т9, останавливая эпициклическую шестерню 27. Поток мощности от входного вала 1 через солнечную шестерню 18 передается на сателлиты 21, где разделяется на две части. Первая часть потока мощности через водило 20 передается на выходной вал 2. Вторая часть потока мощности передается на эпициклическую шестерню 19, солнечную шестерню 26, сателлиты 29 и далее через водило 28 - на выходной вал 2, где сливается с первой частью в один поток мощности.
Конструктивными особенностями заявляемой ПКП являются:
1. Пять передач переднего хода и одна заднего хода.
2. Возможность получения двух вариантов передаточных чисел на первой передаче - 8,17 и 10,0.
3. Разбивка передаточных чисел в ПКП выполнена по геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии 1,6. Такая разбивка обеспечивает высокие показатели таких эксплуатационных свойств транспортного средства, как надежность, управляемость, подвижность и поворотливость.
4. Все передаточные числа являются независимыми. Это весьма важно с точки зрения возможности реализации любых других передаточных чисел в необходимом кинематическом диапазоне.
5. Система управления переключением передач в синтезированной ПКП намного проще, т.к. в ней на каждой из передач необходимо включить только один элемент управления. Такую систему управления можно легко автоматизировать.
6. Конструкция ПКП технологична, т.к. она полностью состоит из однорядных планетарных механизмов, которые, как известно, более просты по конструкции, наиболее уравновешены и имеют более высокий КПД по сравнению с другими планетарными механизмами.
7. В заявляемой ПКП синтезирована таким образом, что на каждой передаче под нагрузкой работает минимальное число планетарных механизмов: первая передача - два; вторая передача - один; третья передача - два; четвертая передача - три; передача заднего хода - два.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Тяжелый многоцелевой гусеничный транспортер-тягач МТ-Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 429АМ.00СбТО. - М.: Воениздат, 1988, 446 с.
2. Степанов Ю.А., Дубинин С.Г. Боевые и эксплуатационные свойства современных танков и боевых машин. Учебное пособие. - СПб.: ВАМТО, 2015, 292 с.
3. Пат. РФ №2132985. Планетарная коробка передач [Текст]. Степанов Ю.А., Дубинин С.Г.; заявитель и патентообладатель Воен. академ. тыла и трансп. Бюл №19, заявл. 06.04.1998; опубл. 10.07.1999. - Ил.