Планетарная коробка передач
PLANETARY GEARBOX

Техническое решение относится к машиностроению и предназначено для применения в трансмиссиях транспортных машин.
В трансмиссиях транспортных машин широко применяются планетарные коробки передач. Существуют планетарные коробки передач, содержащие установленные в корпусе ведущий вал, планетарный механизм с установленными на водиле парными сателлитами, солнечными и коронными колесами, при этом основные звенья планетарного механизма снабжены муфтами и тормозами для связи с ведущим валом и корпусом (Филичкин Н.В. Анализ планетарных коробок передач транспортных и тяговых машин: Учебное пособие. Компьютерная версия. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008). Недостатком таким планетарных коробок передач является небольшое количество ступеней - три-четыре передачи переднего хода и одна передача заднего хода, что в может оказаться недостаточным для трансмиссий машин, работающих в широком диапазоне нагрузок.
В качестве прототипа выбрана наиболее близкая по технической сущности к. предлагаемому устройству планетарная коробка передач гидромеханической передачи по а.с. №1108274 (МПК F16H 47/08, 1984). Эта планетарная коробка передач содержит установленный в корпусе планетарный механизм с парными короткими и длинными сателлитами, имеющий малое солнечное колесо, соединенное короткими сателлитами с большим коронным колесом, большое солнечное колесо, соединенное посредством длинных сателлитов с малым коронным колесом, причем короткие и длинные сателлиты входят в зацепление друг с другом и установлены на водиле, соединенным с ведомым валом, тормоза, соединяющие корпус соответственно с малым коронным колесом, большим коронным колесом и большим солнечным колесом, муфту, соединяющую ведущий вал с малым солнечным колесом, муфту, связывающую малое коронное колесо с ведущим валом. Данная планетарная коробка передач обеспечивает пять передач переднего хода и одну передачу заднего хода. Недостатком такой планетарной коробки передач также является относительно небольшое число передач переднего хода.
Задачей данного изобретения является увеличение количества передач в планетарной коробке передач с планетарным механизмом с парными сателлитами.
Поставленная задача достигается тем, что в планетарной коробке передач, содержащей корпус, ведущий вал, малое солнечное колесо, соединенное короткими сателлитами с большим коронным колесом, большое солнечное колесо, соединенное длинными сателлитами с малым коронным колесом, причем короткие и длинные сателлиты входят в зацепление друг с другом и установлены на водиле, соединенном с ведомым валом, первый тормоз, останавливающий малое коронное колесо, второй тормоз, останавливающий большое коронное колесо, третий тормоз, останавливающий большое солнечное колесо, первую муфту, соединяющую ведущий вал с малым солнечным колесом, вторую муфту, соединяющую малое коронное колесо с ведущим валом, причем она оснащена вторым большим солнечным колесом, соединенным с короткими сателлитами, третьей муфтой, соединяющей второе большое солнечное колесо с ведущим валом, четвертой муфтой, соединяющей большое коронное колесо с ведущим валом, малое коронное колесо разделено на первое и второе малые коронные колеса, соединенные с короткими сателлитами, причем первая муфта соединена с первым малым коронным колесом и ведущим валом, а первый тормоз соединен со вторым малым коронным колесом.
Указанные признаки позволяют получить десять различных передач: семь передач переднего хода и три передачи заднего хода. Оснащение малого солнечного колеса четвертым тормозом позволяет дополнительно получить еще три передачи: две передачи переднего хода и одну передачу заднего хода, что дает всего тринадцать различных передач: девять передач переднего хода и четыре передачи заднего хода.
На фиг. 1 изображена принципиальная кинематическая схема первого варианта планетарной коробки передач с соосным расположением ведущего и ведомого валом. На фиг. 2 изображена принципиальная кинематическая схема второго варианта планетарной коробки передач с несоосным расположением ведущего и ведомого валом. В качестве элементов управления используются фрикционные муфты и дисковые тормоза.
Элементы планетарной коробки передач смонтированы в неподвижном корпусе 1. Планетарная коробка передач содержит ведущий вал 2, ведомый вал 3, малое солнечное колесо 4, первое большое солнечное колесо 5, второе большое солнечное колесо 6, большое коронное колесо 7, первое малое коронное колесо 8, второе малое коронное колесо 9. На водиле 10 установлены короткие сателлиты 11 и длинные сателлиты 12, которые входят в зацеплении друг с другом. Короткие сателлиты 11 входят в зацепление с малым солнечным колесом 4 и большим коронным колесом 7. Длинные сателлиты 12 входят в зацепление с первым большими солнечным колесом 5, вторым большим солнечным колесом 6, первым малыми коронным колесом 8 и вторым малым коронным колесом 9. Водило 10 соединено с ведомым валом 3.
Для управления первым вариантом планетарной коробки передач предназначены четыре муфты и три тормоза. Для управления вторым вариантом планетарной коробки передач предназначены четыре муфты и четыре тормоза. Солнечные колеса 4 и 5 соединены с ведущим валом 2 посредством муфт 13, 14. Коронные колеса 8 и 9 соединены с ведущим валом 2 посредством муфт 15 и 16. Тормоз 17 останавливает большое коронное колесо 7, тормоз 18 останавливает второе малое коронное колесо 9, тормоз 19 останавливает второе большое солнечное колесо 6. Во втором варианте планетарной коробки передач тормоз 20 останавливает малое солнечное колесо 4.
4
9
5
6
8
9
Работает планетарная коробка передач следующим образом. Вращение от двигателя передается на ведущий вал 2 планетарной коробки передач. В исходном состоянии все муфты и тормоза выключены, движение с ведущего вала 2 на ведомый вал 3 не передается. При попарном включении соответствующих муфт и тормозов звенья планетарной коробки передач соединяются в определенную кинематическую схему, обеспечивающую получение соответствующего передаточного числа. Измененный вращающий момент с водила 10 передается на ведомый вал 3. Номера передаточных чисел, включаемые при этом элементы управления (отмечены символом +) и формулы для расчета передаточных чисел для первого варианта планетарной коробки передач приведены в таблице 1. Номера передаточных чисел, включаемые при этом элементы управления (также отмечены символом +) и формулы для расчета передаточных чисел для второго варианта планетарной коробки передач приведены в таблице 2. Параметры Z-Z обозначают числа зубьев соответствующих зубчатых колес 4-9, при этом Z=Z, Z=Z. Положительный знак передаточного числа соответствует передаче переднего хода, отрицательное значение передаточного числа - передаче заднего хода. Прямая передача с единичным передаточным отношением может быть получена несколькими вариантами путем попарного включения муфт 13, 14, 15, 16.
Таким образом, предлагаемая планетарная коробка передач относительно прототипа обеспечивает десять различных передач (семь передач переднего хода и три передачи заднего хода) в первом варианте и тринадцать различных передач (девять передач переднего хода и четыре передачи заднего хода) во втором варианте при использовании только одного планетарного механизма с парными сателлитами.