Трансмиссия гусеничной машины
Полезная модель относится к механическим и гидромеханическим трансмиссиям гусеничных машин с бортовыми коробками передач, выполняющими функции и коробок передач и механизма поворота. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных характеристик гусеничной машины за счет увеличения тяговых возможностей и облегчения стартерного запуска двигателя. Сущность полезной модели заключается в том, что в трансмиссии гусеничной машины, состоящей из согласующего редуктора, ведомое зубчатое колесо которого постоянно связано с двумя однотипными дополнительными двухскоростными коробками передач, предлагается изменить схему работы каждого из трехзвенных планетарных механизмов названных дополнительных коробок передач в режимах прямой передачи и редуктора, в первом случае блокируя между собой, посредством включения нормально замкнутой фрикционной муфты, водило и эпициклическое колесо, а во втором - при выключенной фрикционной муфте затормаживая эпициклическое колесо посредством нормально разомкнутого фрикционного тормоза при ведущем солнечном колесе; в этом случае на каждом ведомом валу получается максимально возможное для данного планетарного механизма передаточное число. Кроме того, с целью облегчения стартерного запуска двигателя предлагается соединить шестерню согласующего редуктора с приводным валом, передающим крутящий момент от двигателя, посредством нормально замкнутой фрикционной муфты.
Полезная модель относится к механическим и гидромеханическим трансмиссиям гусеничных машин с бортовыми коробками передач, выполняющими функции и коробок передач и механизма поворота.
Известна трансмиссия многоцелевого тяжелого гусеничного транспортера-тягача МТ-Т (Тяжелый многоцелевой гусеничный транспортер-тягач МТ-Т. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 429АМ.00СбТО. - М.: изд. МО СССР, 1985, рис.40, с.68, рис.45, с.80-81), которая может быть принята за аналог. Трансмиссия-аналог состоит из согласующего редуктора, планетарного реверс-редуктора на одну прямую передачу переднего и одну замедляющую передачу заднего хода, двух одинаковых, симметричных планетарных коробок передач на семь передач переднего и одну передачу заднего хода и двух одинаковых планетарных бортовых редукторов. Планетарный реверс-редуктор является дополнительной коробкой передач, соединяющей конечное звено согласующего редуктора и единый ведущий вал бортовых коробок передач. Прямолинейное движение гусеничной машины с трансмиссией-аналогом обеспечивается включением одинаковых передач в бортовых коробках передач. Наличие в трансмиссии реверс-редуктора позволяет получить несколько дополнительных передач заднего хода включением реверс редуктора на передачу заднего хода и включением одинаковых передач переднего хода в бортовых коробках передач.
Недостатками аналога являются: невозможность вращения машины "на месте", вокруг неподвижной вертикальной оси, проходящей через геометрический центр машины, с радиусом поворота, равным половине колеи и с нулевой скоростью поступательного движения машины при одновременном включении первой передачи переднего хода в одной бортовой коробке передач и передачи заднего хода во второй бортовой коробке передач из-за разных по величине абсолютных значений передаточных чисел на этих передачах; ограниченные скоростной и силовой диапазоны переднего хода машины, что затрудняет ее использование в качестве тягача, в том числе с различным навесным инженерным оборудованием, а также трогание машины с места на подъеме и ее движение в особо тяжелых дорожных условиях.
Наиболее близким техническим решением является трансмиссия гусеничной машины, состоящая из согласующего редуктора, ведомое зубчатое колесо которого связано с двумя дополнительными двухскоростными планетарными коробками передач, каждая из которых состоит из трехзвенных планетарных механизмов, солнечные зубчатые колеса которых снабжены (каждое) индивидуальным управляемым нормально разомкнутым фрикционным тормозом, эпициклические зубчатые колеса постоянно соединены между собой и с ведомым зубчатым колесом согласующего редуктора, а водила, с установленными на них сателлитами, жестко соединены с основными бортовыми коробками передач. Основные бортовые коробки передач через бортовые редукторы соединены с ведущими колесами машины. Два основных звена трехзвенного планетарного механизма каждой из дополнительных коробок передач, например, эпициклическое и солнечное зубчатые колеса, могут быть связаны между собой индивидуальной нормально разомкнутой фрикционной муфтой, причем планетарные механизмы дополнительных коробок передач по приведенной схеме могут быть выполнены с кинематической характеристикой, позволяющей уравнять скорости ведомых звеньев трансмиссии левого и правого бортов (при одновременном включении первой передачи переднего хода в одной бортовой коробке передач и передачи заднего хода во второй бортовой коробке передач) при развороте "на месте" (патент Российской Федерации RU 2299146C1 МПК B62D 11/10, 2006, опубликован 20.05.2007).
Недостатками прототипа являются:
- в каждой из приведенных схем дополнительных коробок передач при их работе на понижающей передаче, то есть в качестве редуктора, ведущим является эпициклическое зубчатое колесо, ведомым - водило, а неподвижным - солнечное зубчатое колесо, что не позволяет в полной мере реализовать кинематические возможности планетарного механизма по увеличению крутящего момента и, соответственно, тяговые возможности гусеничной машины, так как в этом случае передаточное число редуктора i=1+Zc /Zэ, что меньше максимального возможного числа i=1+Z э/Zc при ведущем солнечном колесе, ведомом водиле и неподвижном эпициклическом зубчатом колесе; здесь Zc и Zэ - соответственно, число зубьев солнечного и эпициклического колес планетарного механизма, при этом всегда Zc<Zэ;
- прокрутка стартером при запуске двигателя машины не только зубчатых колес согласующего редуктора, но и следующих звеньев дополнительных коробок передач (при неподвижных водилах): эпициклических зубчатых колес, сателлитов, а также солнечных зубчатых колес (последние вращаются в направлении, противоположном эпициклическим зубчатым колесам), что вызывает значительный дополнительный момент сопротивления и делает стартерный пуск двигателя машины при существенно низких температурах окружающей среды практически невозможным;
- в формуле изобретения прототипа указано, что два основных звена трехзвенного планетарного механизма, связаны между собой индивидуальной нормально разомкнутой фрикционной муфтой - в этом случае, если фрикционная муфта нормально разомкнута, то нет постоянной прямой передачи в планетарном механизме, при этом нормально разомкнутый тормоз исключает понижающую передачу.
Фрикционная муфта планетарного механизма каждой из дополнительных коробок передач должна быть нормально замкнута, то есть при движении машины основной является прямая передача, а фрикционный тормоз при этом - нормально разомкнут и включается только в случае потребности в увеличении передаваемого механизмом крутящего момента и получения большей (максимальной) силы тяги гусеничной машины, в этом случае фрикционная муфта выключается.
Приведенная в прототипе кинематическая схема дополнительных коробок передач не соответствует данному описанию, в котором указывается наличие в каждом планетарном механизме трех двухвенцовых сателлитов (на схеме изображены четыре двухвенцовых сателлита в каждом из механизмов).
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных характеристик гусеничной машины за счет увеличения тяговых возможностей и облегчения стартерного запуска двигателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известной трансмиссии гусеничной машины, состоящей из согласующего редуктора, ведомое зубчатое колесо которого постоянно связано с двумя однотипными дополнительными двухскоростными коробками передач, предлагается изменить схему работы каждого из трехзвенных планетарных механизмов названных дополнительных коробок передач в режимах прямой передачи и редуктора, в первом случае блокируя между собой, посредством включения нормально замкнутой фрикционной муфты, водило и эпициклическое колесо, а во втором - при выключенной фрикционной муфте затормаживая эпициклическое колесо посредством нормально разомкнутого фрикционного тормоза при ведущем солнечном колесе; в этом случае на каждом ведомом валу водила, то есть механизма, получаем максимально возможное для данного трехзвенного планетарного механизма передаточное число.
При этом количество сателлитов механизма (три или четыре) и их конструкция, то есть одновенцовые или двухвенцовые, определяется расчетом.
С целью облегчения стартерного запуска двигателя предлагается соединить шестерню согласующего редуктора с приводным валом, передающим крутящий момент от двигателя, посредством нормально замкнутой фрикционной муфты, например с гидравлическим приводом и пневматическим усилителем, для возможности отъединения всей трансмиссии от двигателя.
Полезная модель поясняется кинематической схемой предлагаемой трансмиссии гусеничной машины, представленной на фиг.1.
Трансмиссия состоит из нормально замкнутой фрикционной муфты 1, соединяющей приводной вал двигателя и шестерню согласующего редуктора 2, ведомое зубчатое колесо 3 которого постоянно связано с двумя однотипными дополнительными двухскоростными коробками передач 4 и 5, каждая из которых представляет собой трехзвенный планетарный механизм, способный работать в режимах прямой передачи и редуктора, в первом случае блокируя между собой, посредством нормально замкнутой фрикционной муфты 14 и 15, водило 10, 11 и эпициклическое колесо 12 и 13, а во втором - при выключенной фрикционной муфте 14 и 15, затормаживая эпициклическое колесо 12 и 13 посредством нормально разомкнутого фрикционного тормоза 16 и 17 при ведущем солнечном колесе 6 и 7. Две основные бортовые коробки передач 18 и 19, которые через два одинаковых бортовых редуктора 20 и 21 связаны с ведущими колесами (звездочками) 22 и 23 гусеничной машины.
Предлагаемая трансмиссия машины работает следующим образом.
Запуск двигателя стартером осуществляется при выключенной фрикционной муфте 1 (например, с гидравлическим приводом и пневматическим усилителем), что практически полностью исключает прокрутку трансмиссии.
При прямолинейном движении гусеничной машины передним или задним ходом в основных бортовых коробках передач 18 и 19 включаются одинаковые передачи, а дополнительные планетарные коробки передач 4 и 5 в обычном режиме при прямой передаче постоянно блокируются нормально замкнутыми фрикционными муфтами 14 и 15, соединяющими между собой водило 10, 11 и эпициклическое колесо 12 и 13 каждого механизма. В этом случае в каждом из планетарных механизмов коробок передач 4 и 5 получаем прямую передачу с передаточным числом, равным единице.
При необходимости увеличения силы тяги на ведущих колесах гусеничной машины и, соответственно, крутящего момента на выходных валах трансмиссии, дополнительные коробки передач 4 и 5 переводят в режим редуктора, то есть понижающей передачи. Для этого в заявляемой трансмиссии следует выключить блокировочные фрикционные муфты 14 и 15 и, после этого, включить оба нормально разомкнутых тормоза 16 и 17 эпициклических зубчатых колес 12 и 13 дополнительных коробок передач 4 и 5, которые начнут работать в качестве редукторов, уменьшая скорость машины и увеличивая силу тяги на гусеничных лентах. В этом случае, при заявляемой схеме работы каждой из дополнительной коробок передач, ведущим является солнечное зубчатое колесо, ведомым - водило, а неподвижным - эпициклическое зубчатое колесо, что позволяет реализовать максимально возможное передаточное число i для данного трехзвенного планетарного механизма, а именно: i=1+Zэ/Zc, где Z c и Zэ - соответственно, число зубьев солнечного и эпициклического колес планетарного механизма, при этом всегда Zc<Zэ.
При приведенной в описании прототипа характеристике рассматриваемых планетарных механизмов, например, с одновенцовыми сателлитами с числом зубьев эпициклического колеса Zэ=82 и солнечного колеса Z c=62, передаточное число редуктора-прототипа составит:
i=1+Zc/Zэ=1+62/82=1,756.
Используя предлагаемую схему работы каждого из планетарных механизмов дополнительных коробок передач можно получить максимально возможное значение передаточного числа редуктора при том же числе зубьев эпициклического и солнечного колес:
i=1+Z э/Zc=1+82/62=2,322,
то есть превышение передаточного числа и, соответственно, крутящего момента на каждом из выходных валов предлагаемой трансмиссии (на ведущих колесах-звездочках гусеничных движителей каждого из бортов) составляет более 32%, что является существенным расширением возможного тягового диапазона гусеничной машины.
1. Трансмиссия гусеничной машины, содержащая две основные бортовые коробки передач, которые через две дополнительные коробки передач и согласующий редуктор связаны с одной стороны с двигателем, а с другой стороны через два одинаковых бортовых редуктора связаны с ведущими колесами машины, отличающаяся тем, что в каждом из двух однотипных двухскоростных планетарных механизмов дополнительных коробок передач при работе в качестве редуктора ведущим звеном является постоянно связанное с ведомым зубчатым колесом согласующего редуктора солнечное зубчатое колесо, а неподвижным - эпициклическое зубчатое колесо, снабженное индивидуальным управляемым нормально разомкнутым фрикционным тормозом, что позволяет получить максимально возможное для данного трехзвенного планетарного механизма передаточное число; при этом любые два основных звена механизма из трех, например эпициклическое зубчатое колесо и водило, связаны между собой индивидуальной управляемой нормально замкнутой фрикционной муфтой.
2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что шестерня согласующего редуктора соединена с приводным валом, передающим крутящий момент от двигателя, посредством нормально замкнутой фрикционной муфты, например с гидравлическим приводом и пневматическим усилителем, для возможности отъединения всей трансмиссии от двигателя при его запуске стартером.
