ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
PLANETARY TRANSMISSION WITH THREE DEGREES OF FREEDOM

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к коробкам передач, применяемых 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, выбираемая в качестве прототипа - 3 [Тяжелый многоцелевой гусеничный транспортер-тягач МТ-Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 429АМ.00СбТО. - М.: Воен. издат., 1988, 446 с.]; 4 [Трансмиссии серийных машин (краткий справочник). - ВНИИТРАНСМАШ, 1983], содержащая корпус, передний фланец, барабан, механизм включения фрикционов горного тормоза, задний фланец с ведомым валом, ведущий вал, два фрикциона, четыре тормоза, четыре планетарных ряда и гидравлическое управление.
Указанная коробка имеет ряд недостатков (табл. 1):
- сложная конструкция, а также высокая стоимость и сложный ремонт;
- разбивка передаточных чисел имеет хаотичный характер (сближены передаточные числа на III и IV передачах, а также на IV и V);
- по мере увеличения номера передачи знаменатель прогрессии должен уменьшаться, а он, наоборот, - увеличивается, начиная с четвертой передачи;
- слишком большой разрыв расчетных скоростей на шестой и седьмой передачах (44,3 и 65 км/час);
- по мере увеличения номера передачи величина расчетного радиуса должна увеличиваться. Это требование выполняется только до четвертой передачи. Кроме того, между расчетными радиусами третьей и четвертой передач практически нет разницы (4,35 и 4,5 соответственно). Таким образом, начиная с пятой передачи расчетный радиус не увеличивается, а наоборот, - уменьшается. В связи с этим во избежание заноса или остановки двигателя механик-водитель вынужден осуществлять поворот при частичном включении элементов управления, что нежелательно, так как это приводит к их повышенному износу и дополнительным  затратам мощности на регулирование поворота, 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 танка на расчетных радиусах пятой, шестой и седьмой передач невозможен как по условию заноса, так и по запасу мощности двигателя - 5 [Степанов Ю.А., Дубинин С.Г. Боевые и эксплуатационные свойства современных танков и боевых машин пехоты. Учебное пособие. - СПб.: ВА МТО, 2015, инв. №31738, 290 с.].
Технический результат направлен на упрощение конструкции коробки передач транспортного средства, улучшение разбивки передаточных чисел, совершенствование использования мощностных и экономических показателей двигателей, а также на улучшение таких эксплуатационных свойств транспортного средства, как надежность, подвижность, поворотливость и управляемость.
Технический результат достигается тем, что синтезирована семиступенчатая ПКП с тремя степенями свободы, которая содержит корпус, входной, выходной и промежуточный валы, две фрикционные муфты, четыре тормоза и четыре однорядных планетарных механизма, в отличие от прототипа входной вал соединен с эпициклической шестерней первого планетарного механизма, водило которого через промежуточный вал соединено с солнечными шестернями второго и третьего планетарных механизмов, водило второго планетарного механизма соединено с эпициклической шестерней третьего планетарного механизма и солнечной шестерней четвертого планетарного механизма, водило третьего планетарного механизма соединено с выходным валом и с водилом четвертого планетарного механизма, а на солнечной шестерне первого планетарного механизма и на эпициклических шестернях второго, третьего и четвертого планетарных механизмов установлены тормоза.
а
б
в
г
На фиг. 1 изображена кинематическая схема заявляемой ПКП. Она содержит входной 1, выходной 2 и промежуточный вал 3, установленные в корпусе 4, фрикционные муфты M1 и М2 и четыре тормоза: Т, Т, Т, Т.
В состав ПКП входят четыре однорядных планетарных механизма:
- первый планетарный механизм имеет солнечную шестерню 11, эпициклическую шестерню 12 и водило 13 с сателлитами 14;
- второй планетарный механизм имеет солнечную шестерню 15, эпициклическую шестерню 16 и водило 17 с сателлитами 18;
- третий планетарный механизм имеет солнечную шестерню 19, эпициклическую шестерню 20 и водило 21 с сателлитами 22;
- четвертый планетарный механизм имеет солнечную шестерню 23, эпициклическую шестерню 24 и водило 25 с сателлитами 26;
Входной вал 1 связан с эпициклической шестерней 12 первого планетарного механизма, а через муфту M1 - с промежуточным валом 3, который связан с водилом 13 первого планетарного механизма, солнечными шестернями 15 и 19 второго и третьего планетарных механизмов соответственно и далее через муфту М2 - с водилом 21, водилом 25 третьего и четвертого планетарных механизмов и выходным валом 2.
Водило 17 второго планетарного механизма соединено с эпициклической шестерней 20 третьего и солнечной шестерней 23 четвертого планетарного механизма.
а
б
в
г
На солнечной шестерне 11 первого планетарного механизма установлен тормоз Т, а на эпициклических шестернях 16 второго, 20 третьего и 24 четвертого планетарных механизмов установлены соответственно тормоза Т, Т и Т.
а
б
в
г
Планетарная коробка передач работает следующим образом: при включении элементов управления M1, Т, Т, Т, Т, M2 в соответствии с таблицей (табл. 2) 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.
а
в
Для получения первой передачи включают тормоза Т и Т, что обеспечивает остановку солнечной шестерни 11, эпициклической шестерни 20, водила 17 и солнечной шестерни 23. Поток мощности от входного вала 1 через сателлиты 14, водило 13, промежуточный вал 3, солнечную шестерню 19, сателлиты 22 и водило 21 передается на выходной вал 2.
а
г
На второй передаче включают тормоза Т и Т, что обеспечивает остановку солнечной шестерни 11 и эпициклической шестерни 24. Поток мощности на второй передаче с входного вала 1 передается на эпициклическую шестерню 12, сателлиты 14, водило 13 и далее через промежуточный вал 3 на солнечную шестерню 19 и сателлиты 22, где разветвляется на две части.
Первая часть потока мощности от сателлитов 22 передается на водило 21 и далее на выходной вал 2.
Вторая часть потока мощности от сателлитов 22 передается на эпициклическую шестерню 20, солнечную шестерню 23, сателлиты 26, водило 25 и далее на выходной вал 2.
На выходном валу 2 обе части потока мощности сливаются в один.
в
На третьей передаче включают муфту M1 и тормоз Т, соединяя входной вал 1 с промежуточным валом 3 и останавливая эпициклическую шестерню 20, водило 17 и солнечную шестерню 23. Поток мощности с входного вала 1 передается на промежуточный вал 3, далее через солнечную шестерню 19, сателлиты 22 и водило 21 - на выходной вал 2.
б
На четвертой передаче включают муфту M1 и тормоз Т, соединяя входной вал 1 с промежуточным валом 3 и останавливая эпициклическую шестерню 16. Поток мощности с входного вала 1 передается на промежуточный вал 3 и далее разделяется на две части.
Первая часть потока мощности через солнечную шестерню 15 и сателлиты 18 передается на водило 17 и далее - через эпициклическую шестерню 20 передается на сателлиты 22.
Вторая часть потока мощности через солнечную шестерню 19 передается на сателлиты 22, где оба потока мощности сливаются в один и через водило 21 передаются на выходной вал 2.
а
На пятой передаче включают тормоз Т и фрикционную муфту М2, останавливая солнечную шестерню 11 и соединяя промежуточный вал 3 с выходным валом 2. Поток мощности с входного вала 1 через эпициклическую шестерню 12, сателлиты 14 и водило 13 передается на промежуточный вал 3 и далее через муфту M2 - на выходной вал 2.
На шестой передаче включают муфты M1 и M2, соединяя воедино входной вал 1, промежуточный вал 3 и выходной вал 2. Поток мощности в этом случае с входного вала 1 напрямую передается на выходной вал 2 через промежуточный вал 3.
г
На передаче заднего хода включают муфту M1 и тормоз Т, соединяя входной вал 1 с промежуточным валом 3 и останавливая эпициклическую шестерню 24. Поток мощности с входного вала 1 передается на промежуточный вал 3, солнечную шестерню 19, сателлиты 22 и далее разделяется на две части.
Первая часть потока мощности через водило 21 передается на выходной вал 2.
Вторая часть потока мощности через эпициклическую шестерню 20, солнечную шестерню 23, сателлиты 26 и водило 25 передается на выходной вал 2, где оба потока мощности сливаются в один.
Конструктивными особенностями заявляемой ПКП являются:
1. Кинематический диапазон планетарной коробки передач - 8,344.
2. ПКП имеет шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода.
3. Передаточные числа первой и второй передач имеют знаменатели прогрессии 1,29 и 1,32, что обеспечивает трогание с места в зависимости от сопротивления движению на первой или второй передаче.
4. Разбивка на высших передачах (3, 4, 5 и 6-й) выполнена строго по геометрической прогрессии со знаменателем 1,7 (табл. 2), что обеспечит транспортному средству на ходовых передачах наилучшие показатели таких эксплуатационных свойств, как приемистость, экономичность, максимальное использование мощности двигателя, а также получить более высокие средние скорости движения.
5. На ходовых передачах под нагрузкой работает минимальное количество планетарных механизмов (первая передача - два, вторая передача - три, третья передача - один, четвертая передача - два, пятая передача - один, передача заднего хода - два), что обеспечивает высокие показатели КПД.
6. Планетарная коробка передач имеет технологичную конструкцию, так как полностью состоит из однорядных планетарных механизмов. Как известно, однорядные планетарные механизмы являются более предпочтительными, так как они просты по конструкции, технологичны при изготовлении и имеют наибольшие значения КПД - 1 [Антонов А.С. Комплексные силовые передачи. Теория силового потока и расчет передающих систем. - Л.: Машиностроение, 1981, 496 с.]; 2 [Красненьков В.И., Ващец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1981, 271 с.]; 6 [Цитович М.С., Альгин В.Б., Грицкевич В.В. Анализ и синтез планетарных коробок передач. - Минск.: Наука и техника, 1987, 284 с.].
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Антонов А.С. Комплексные силовые передачи. Теория силового потока и расчет передающих систем. - Л.: Машиностроение, 1981, 496 с.
2. Красненьков В.И., Ващец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1981, 271 с.
3. Тяжелый многоцелевой гусеничный транспортер-тягач МТ-Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 429АМ.00СбТО. - М.: Воен. издат., 1988, 446 с.
4. Трансмиссии серийных машин (краткий справочник). - Л.: ВНИИТРАНСМАШ, 1983.
5. Степанов Ю.А., Дубинин С.Г. Боевые и эксплуатационные свойства современных танков и боевых машин. Учебное пособие. - СПб.: ВА МТО, 2015, инв. №31738, 290 с.
6. Цитович М.С., Альгин В.Б., Грицкевич В.В. Анализ и синтез планетарных коробок передач. - Минск.: Наука и техника, 1987, 284 с.