Планетарная составная коробка передач быстроходной гусеничной машины
Полезная модель относится к наземной транспортной технике, а конкретно - к трансмиссиям быстроходных гусеничных и колесных машин, вездеходных и повышенной проходимости, преимущественно с центральными коробками передач.
Полезная модель позволяет обеспечить гусеничной машине с предложенной кинематической схемой планетарной составной бортовой коробки передач на шесть передач переднего и три - заднего хода (+6; -3) с возможностью получения передач заднего хода с максимально достижимыми значениями коэффициентов полезного действия и разбивку кинематического диапазона коробки передач промежуточными передачами по закону геометрической прогрессии. Планетарная составная коробка передач образована двумя последовательно соединенными, также планетарными, коробками передач: диапазонной и основной. Первая, диапазонная коробка передач обеспечивает два диапазона работы: задний ход и передний ход. Вторая, основная планетарная коробка передач обеспечивает шесть передач одного направления (без реверса). В результате получают шесть передач переднего и три передачи заднего хода (+6; -3).
Диапазонная коробка передач образована одним элементарным трехзвенным планетарным механизмом и двумя управляющими элементами: блокировочной муфтой для получения передач переднего хода и тормозом для получения передач заднего хода. Кинематическая характеристика планетарного механизма К1 диапазонной коробки передач и величина знаменателя геометрической прогрессии q связаны зависимостью K1
q3.
Основная коробка передач образована двумя элементарными планетарными механизмами с кинематическими характеристиками К2 и К3, причем планетарный механизм с кинематической характеристикой К2 снабжен двумя соединительными фрикционными управляемыми муфтами, связывающими центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, этого механизма с выходом диапазонной коробки передач, и с двумя тормозами центральных зубчатых колес. Планетарный механизм с кинематической характеристикой К3 снабжен одной блокировочной муфтой и одним тормозом эпициклического центрального зубчатого колеса.
Кинематические характеристики планетарных механизмов основной коробки связаны зависимостями К2=l/(q-1)q2-1 и К3q3-1К1-1,, что позволяет осуществить рациональную разбивку кинематического диапазона коробки по закону геометрической прогрессии со знаменателем q и обеспечивает максимально возможные для составных коробок передач величины коэффициентов полезного действия. 2 ил.
Полезная модель относится к наземной транспортной технике, а конкретно - к трансмиссиям быстроходных гусеничных и колесных машин, вездеходных и повышенной проходимости, преимущественно с центральными коробками передач.
Известны планетарные составные коробки передач вездеходных гусеничных машин (многоцелевой гусеничный транспортер-тягач средний, МТ-С, с центральной планетарной составной коробкой передач), см. Платонов, В.Ф. и др. Многоцелевые гусеничные шасси /В.Ф.Платонов и др., B.C.; Под ред. В.Ф.Платонова - М.: Машиностроение, 1998 - 342 с., рис.3.7, с.92 и рис.3.8, с.96.
Планетарная составная коробка передач тягача-транспортера МТ-С (аналог) состоит из диапазонной планетарной коробки передач, обеспечивающей два диапазона - передач переднего и заднего хода и основной коробки передач, обеспечивающей четыре передачи одного направления. Диапазонная планетарная коробка передач это симметричный реверс с передаточными числами: +1,0 переднего и -1,0 - заднего хода. Таким образом, передача заднего хода в этой коробке передач осуществляется с использованием первой, низшей передачи основной коробки передач, см. указанный источник, табл.3.3, с.93. Возможно получение второй, ускоренной по сравнению с первой, передачи заднего хода, для чего можно воспользоваться второй передачей основной коробки передач, хотя в МТ-С вторая передача заднего хода не используется.
Недостатком аналога является возможность использования только одной передачи заднего хода, что существенно ограничивает подвижность машины при ее движении задним ходом.
Другим недостатком аналога является очень низкий уровень коэффициентов полезного действия планетарной составной коробки передач, особенно на передаче заднего хода. Так, расчетный коэффициент полезного действия реверса будет составлять 1,0 на передачах переднего хода и 0,94 на передачах заднего хода (теряется сразу шесть процентов передаваемой реверсом мощности). Расчетные значения коэффициентов полезного действия основной коробки передач составят 0,97 на первой, 0,97 на второй, 0,96 на третьей и 1,0 на четвертой передачах. Таким образом, на передаче заднего хода общий коэффициент полезного действия составляет 0,92, т.е. в коробке передач теряется восемь процентов передаваемой мощности.
Третьим недостатком аналога является разбивка кинематического диапазона промежуточными передачами по достаточно случайному закону, а не по закону геометрической прогрессии, что объясняется необходимостью соблюдения условий существования планетарных механизмов (соосности, сборки и соседства) и, поэтому, не позволяет машине с такими коробками передач реализовать максимальную интегральную тяговую мощность и оптимальные разгонные характеристики, т.к. в коробке передач неоправданно разорваны первая и вторая, при сближенных третьей и четвертой передачах переднего хода, что снижает показатели подвижности машины при движении в особо сложных условиях на низших передачах трансмиссии.
Другим аналогом полезной модели является полупланетарная составная коробка передач отечественной боевой машины пехоты БМП-3, см. Васильченков В.Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Ч.1. Трансмиссии и приводы управления. Учебник /В.Ф.Васильченков - Рыбинск: Изд. ОАО «РДП»; Рязань: ВАИ, 1998 - 560 с., Приложение 1, рис.1 на с.344. В указанной коробке передач применена диапазонная коробка, обеспечивающая передний и задний ход машины. Расчетный коэффициент полезного действия реверса будет составлять 1,0 на передачах переднего хода и 0,90 на передачах заднего хода (теряется сразу десять процентов передаваемой реверсом мощности). Расчетные значения коэффициентов полезного действия планетарной части основной коробки передач составят 0,98 на первой и второй, и 1,0 на третьей и четвертой передачах (без учета потерь мощности в непланетарной части коробки). Таким образом, на обеих передачах заднего хода общий коэффициент полезного действия составляет 0,88, т.е. в планетарных частях составной коробки передач теряется двенадцать процентов передаваемой мощности - главный недостаток этого аналога.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по совокупности схемных признаков и достигаемому техническому эффекту является составная планетарная коробка передач основного боевого танка "Леопард" (Германия), см. Васильченков В.Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Ч.1. Трансмиссии и приводы управления. Учебник /В.Ф.Васильченков - Рыбинск: Изд. ОАО «РДП»; Рязань: ВАИ, 1998 - 560 с., рис.6.23 на с.234.
Планетарная составная коробка передач - прототип образована двумя последовательно соединенными частными планетарными коробками передач: диапазонной и основной. Каждая из этих коробок передач имеет собственное специфическое предназначение.
Первая из них, диапазонная, состоит из одного элементарного трехзвенного планетарного механизма смешанного зацепления и двухвенцовыми сателлитами и с фрикционным управляемым тормозом, установленным на водиле этого планетарного механизма, а также с фрикционной управляемой блокировочной муфтой, связывающей солнечное, ведущее, и эпициклическое, ведомое, центральные зубчатые колеса. Такая схема первой, диапазонной, планетарной коробки передач позволяет получить две рабочие передачи: одну, переднего (прямую) и другую, заднего хода, причем с одинаковыми по абсолютной величине передаточными числами (симметричный реверс).
Вторая планетарная коробка передач, основная, установленная последовательно за первой, диапазонной, состоит из трех элементарных планетарных механизмов и четырех управляющих фрикционных элементов: трех тормозов и одной блокировочной муфты. Схема основной планетарной коробки передач позволяет получить четыре передачи одного направления, без реверса, а именно, три замедляющие и одну прямую передачу. Указанные передачи полностью реализуются в диапазоне передач переднего хода и, частично (две низшие передачи, первая и вторая) в диапазоне передач заднего хода.
Таким образом, известная планетарная составная коробка передач позволяет получить две замедляющие передачи в диапазоне передач заднего хода и четыре передачи переднего хода, из которых три замедляющие и одну высшую, прямую передачу в диапазоне высших передач переднего хода, (+4; -2).
Известное техническое решение-прототип если не устраняет, то, по крайней мере, смягчает главный недостаток аналогов - недопустимо низкие значения коэффициентов полезного действия составных планетарных и, особенно, полупланетарных коробок передач на передачах заднего хода. Так, в коробке-прототипе коэффициенты полезного действия составляют: 1,0 на передачах переднего хода (как и в аналогах) и 0,97 - на передачах заднего хода. Коэффициенты полезного действия основной планетарной коробки передач имеют значения: 0,98 на первой, второй и третьей передачах и 1,0 - на четвертой передаче. Полные коэффициенты полезного действия составной планетарной коробки передач на обеих передачах заднего хода (первой и второй) заднего хода равны 0,95 (теряется пять процентов передаваемой мощности), на передачах переднего хода - те, что рассчитаны для основной коробки передач.
Недостатком прототипа является недостаточно высокие значения коэффициентов полезного действия планетарной составной коробки передач на передачах заднего хода. Причиной этого является использование низших передач основной коробки передач, имеющих наименьшие величины коэффициентов полезного действия для получения рабочих передач заднего хода.
Предлагаемая полезная модель планетарной составной коробки передач позволяет устранить отмеченный недостаток прототипа.
Техническая задача полезной модели - увеличение интегральной тяговой мощности машины и улучшение ее разгонных характеристик, а также повышение коэффициента полезного действия коробки передач, особенно на передачах заднего хода.
Указанная задача решается тем, что планетарная составная коробка передач быстроходной гусеничной машины, образованная двумя последовательно соединенными планетарными коробками передач, первая из которых, диапазонная, состоит из одного элементарного планетарного механизма с управляемым фрикционным тормозом, установленным на водиле планетарного механизма, а также с управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между эпициклическим и солнечным центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, с центральным солнечным зубчатым колесом, связанным с ведущим валом планетарной составной коробки передач быстроходной гусеничной машины, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из двух элементарных планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными и соединительными муфтами, согласно полезной модели, в диапазонной планетарной коробке передач планетарный механизм выполнен с кинематической характеристикой К1q3, где q -знаменатель геометрической прогрессии, равный отношению передаточных чисел любых двух смежных передач планетарной составной коробки, первый планетарный механизм основной планетарной коробки передач выполнен с кинематической характеристикой К21/(q-1)=q2-1, его центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, посредством двух индивидуальных управляемых фрикционных соединительных муфт связаны с эпициклическим центральным зубчатым колесом планетарного механизма диапазонной коробки передач, а также снабжены двумя индивидуальными управляемыми фрикционными тормозами, водило первого планетарного механизма основной коробки передач связано с солнечным центральным зубчатым колесом второго планетарного механизма основной коробки передач, который выполнен с кинематической характеристикой К3=q3-1=К 1-1, его центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, связаны между собой управляемой фрикционной блокировочной муфтой, эпициклическое колесо снабжено фрикционным тормозом, а водило связано с ведомым валом планетарной составной коробки передач.
Благодаря вполне определенному соотношению кинематической характеристики К1 планетарного механизма, составляющего основу диапазонной коробки передачи и знаменателя геометрической прогрессии, согласно которой выполняется оптимальная разбивка кинематического диапазона основной коробки передач, а именно, К1q3, обеспечивается возможность использования высших передач основной коробки, имеющих максимально высокие значения коэффициентов полезного действия, для получения всех передач заднего хода составной коробки передач, причем, чем точнее выполняется указанное соотношение, тем точнее совпадают абсолютные величины передаточных чисел низших передач переднего хода и передач заднего хода. Если, по каким-либо причинам требуются замедленные передачи заднего хода, можно, при определении значения кинематической характеристики K1 использовать соотношение К1 >q3, а в случае необходимости получения ускоренных передач заднего хода - соотношение К1<q3 .
Благодаря вполне определенным соотношениям величин кинематических характеристик К2l/(q-1) и К3q3-1К1-1, планетарных механизмов основной коробки передач выполняется разбивка кинематического диапазона основной коробки передач промежуточными передачами по закону геометрической прогрессии, что позволяет при движении машины реализовать максимально возможную интегральную тяговую мощность, т.е. достичь наивысших тягово-скоростных показателей во всем диапазоне движения машины и оптимальных разгонных характеристик при максимальном использовании мощностного потенциала двигателя и при заданном количестве передач и заданном кинематическом диапазоне коробки передач.
Благодаря отсутствию в основной планетарной коробке передач тормозных (снабженных тормозами) водил планетарных механизмов, обеспечивается передача мощности в этой коробках передач двумя движениями: переносным и относительным на непрямых передачах и только переносным на прямой передаче, что позволяет получить более высокие значения коэффициентов полезного действия заявляемой планетарной составной коробки передач, особенно на передачах переднего хода, по сравнению с прототипом.
Планетарная составная коробка передач гусеничной машины, предлагаемая в качестве полезной модели, поясняется фигурами 1 и 2. На фигурах показаны кинематические схемы планетарных составных коробок передач на шесть передач переднего и три - заднего хода (+6; -3). На фигуре 1 показана кинематическая схема соосной планетарной составной коробки передач с совпадающими осями ведущего и ведомого валов, на фигуре 2 - кинематическая схема несоосной, с разнесенными осями ведущего и ведомого валов, планетарной составной коробки передач.
Заявляемая планетарная составная коробка передач, как и прототип, включает в себя две последовательно соединенные частные планетарные коробки передач: А - диапазонную и Б - основную.
Диапазонная коробка передач А включает в себя ведущий вал 1, являющийся ведущим и для всей планетарной составной коробки передач, один планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 2, водилом 3 с одновенцовыми сателлитами 4 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 5, фрикционный тормоз 6 водила 3, фрикционную блокировочную муфту 7, связывающую между собой ведущий вал 1 и эпициклическое зубчатое колесо 5 являющееся для диапазонной коробки передач А ведомым. Ведущий вал 1 постоянно и жестко связан с солнечным зубчатым колесом 2. Планетарный механизм диапазонной коробки передач А имеет кинематические характеристику К1 представляющую собой отношение чисел зубьев эпициклического 5 и солнечного 2 зубчатых колес, т.е. К1=Z5 /Z2, где Z5, Z2 - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 5 и солнечного колеса 2 планетарного механизма.
Основная коробка передач Б включает в себя первый элементарный планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 8, водилом 9 с одновенцовыми сателлитами 10 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 11. Этот планетарный механизм соосной планетарной составной коробки передач по фигуре 1 снабжен дублирующим центральным солнечным зубчатым колесом 8', с тем же числом зубьев, что и солнечное колесо 8 и удлиненными сателлитами 10. Первый планетарный механизм основной коробки передач Б снабжен управляемой фрикционной соединительной муфтой 12, связывающей эпициклическое зубчатое колесо 11 с эпициклическим зубчатым колесом 5 планетарного механизма диапазонной коробки передач А, а также управляемой фрикционной соединительной муфтой 13, связывающей дублирующее солнечное зубчатое колесо 8' по фигуре 1 или солнечное зубчатое колесо 8 по фигуре 2 с эпициклическим зубчатым колесом 5 планетарного механизма диапазонной коробки передач А. Центральные зубчатые колеса первого планетарного механизма основной коробки передач Б снабжены управляемыми фрикционными тормозами: эпициклическое колесо 11 - тормозом 14, солнечное колесо 8 - тормозом 15. Кинематическая характеристика К2 первого планетарного механизма основной коробки передач Б представляет собой отношение чисел зубьев эпициклического 11 и солнечного 8 (8') зубчатых колес, т.е. К2=Z11/Z 8(8
), где Z11, Z8(8) - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 11 и солнечного колеса 8 (8') планетарного механизма.
Основная коробка передач Б также включает в себя второй элементарный планетарный механизм с центральным солнечным зубчатым колесом 16, водилом 17 с одновенцовыми сателлитами 18 и центральным эпициклическим зубчатым колесом 19. Солнечное зубчатое колесо 16 постоянно и жестко связано с водилом 9 первого планетарного механизма основной коробки передач Б, и, посредством управляемой фрикционной блокировочной муфты 20 также связано с эпициклическим зубчатым колесом 19 этого же планетарного механизма, которое, кроме этого, снабжено управляемым фрикционным тормозом 21. Водило 17 второго планетарного механизма основной коробки передач Б постоянно и жестко связано с ведомым валом 22 составной коробки передач.
В несоосной полупланетарной коробке передач по фигуре 2 диапазонная А и основная Б планетарные коробки передач связаны между собой посредством простой несоосной зубчатой передачи, состоящей, как минимум, из двух зубчатых колес 23 и 24, находящихся между собой в постоянном зацеплении.
Кинематическая характеристика К3 второго планетарного механизма основной коробки передач Б, по фиг.1 и 2, представляет собой отношение чисел зубьев эпициклического 19 и солнечного 16 зубчатых колес, т.е. К3=Z19/Z16, где Z19 , Z16 - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 19 и солнечного колеса 16 планетарного механизма.
Для заявляемой планетарной составной коробки передач на шесть передач переднего и три - заднего хода (+6; -3) подобраны числа зубьев зубчатых колес, определены величины кинематических характеристик планетарных механизмов, количество сателлитов и центральные углы их установки на водилах. Результаты представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Коробка передач | Числа зубьев зубчатых колес планетарных механизмов | Кинематические характеристики планетарных механизмов | Количество сателлитов в планетарных механизмах | Центральные углы установки сателлитов | |
| диапазонная А | элементарный | солнце 2 21 |  | 4 | чередующиеся углы 85,09(09)° и 94,90(90)° |
| сателлит 4 34 | |||||
| эпицикл 5 89 |
| основная Б | элементарные | солнце 8 (8') 55 |  | 6 | 60° |
| сателлит 10 17 | |||||
| эпицикл 11 89 | |||||
| элементарные | солнце 16 25 |  | 6 | чередующиеся углы 57,73585° и 62,26415° | |
| сателлит 18 28 | |||||
| эпицикл 19 81 | |||||
| Кинематический диапазон передач переднего хода 11,10, кинематический диапазон передач заднего хода 4,240, знаменатель геометрической прогрессии q=1,62. |
Заявляемая планетарная составная коробка передач+6; -3 по фиг.1 работает следующим образом.
Перед началом движения машины планетарная составная коробка передач находится в нейтральном состоянии, т.е. все управляющие фрикционные элементы диапазонной коробки передач А выключены, а в основной коробке передач Б включены соединительная муфта 13 и тормоз 14. При этом обеспечивается свободный запуск двигателя и его прогрев при неподвижной машине, т.к. в диапазонной коробке передач А сохраняются две степени свободы (нейтраль). Поэтому упомянутые соединительная муфта 13 и тормоз 14 могут быть выполнены нормально замкнутыми, т.е. быть включенными посредством замыкающих пружин при отсутствии специального управляющего воздействия на выключение этих фрикционных элементов со стороны системы управления движением машины. При нейтральном состоянии составной коробки передач возможно движение машины на свободном выбеге (накатом) и буксировка машины как с работающим, так и с заглушенным двигателем.
Для обеспечения торможения машины, например стояночного, с работающим или неработающим двигателем, целесообразно предусмотреть возможность дублирующего (механического) включения в основной коробке передач Б тормозов 15 и 21 в дополнение к нормально включенным соединительной муфте 13 и тормозу 14.
Для трогания машины с места задним ходом следует включить в диапазонной коробке передач А тормоз 6. В основной коробке Б остается включенным управляющие фрикционные элементы, обеспечивавший нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. соединительная муфта 13 и тормоз 14 и, дополнительно, следует включить блокировочную муфту 20, что обеспечивает движение машины на первой передаче заднего хода (IЗX). В диапазонной коробке передач А мощность передается с ведущего вала 1 только через планетарный механизм с ведущим солнечным колесом 2 на ведомое эпициклическое колесо 5 при остановленном, посредством тормоза 6, водилом 3. Описанная ситуация в диапазонной коробке передач А будет иметь место во всем диапазоне, на всех трех передачах заднего хода. Кинематическая передаточная функция диапазонной коробки передач А на заднем ходу будет равна кинематической характеристике планетарного механизма заднего хода, взятой со знаком минус (-K1). Под кинематической передаточной функцией понимают зависимость передаточного числа планетарной коробки передач от кинематических характеристик незаблокированных нагруженных элементарных планетарных механизмов, формирующих данную передачу (см. табл.2).
Далее, мощность передается в основную коробку передач Б. Основная коробка передач Б на первой передаче заднего хода (IЗX) работает следующим образом. Мощность передается через включенную соединительную муфту 13 на ведущее дублирующее солнечное центральное зубчатое колесо 8' первого планетарного механизма, а с него - на водило 9 при заторможенном посредством тормоза 14 эпициклическом зубчатом колесе 11. С водила 9 мощность передается двумя параллельными потоками на солнечное центральное зубчатое колесо 16 второго элементарного планетарного механизма основной коробки Б и, через включенную блокировочную муфту 20 - на эпициклическое центральное зубчатое колесо 19 второго планетарного механизма коробки Б. Эти два потока мощности суммируются на водиле 17 заблокированного муфтой 20 второго планетарного механизма и суммарная мощность поступает на ведомый вал 22 планетарной составной коробки передач.
Кинематическая передаточная функция основной коробки передач Б будет 1+К2, т.к. первая передача заднего хода (IЗX), впрочем, как и две остальные (IIЗХ, IIIЗХ), формируются только первым планетарным механизмом основной коробки передач Б при постоянно заблокированном втором планетарном механизме этой коробки. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки передач +6; -3 на рассмотренной передаче IЗX будет -К 1(1+К2).
При переключении составной коробки передач на вторую передачу заднего хода (IIЗХ), необходимо выключить предшествующую, первую передачу заднего хода в основной коробке передач Б, для чего в ней одновременно выключаются соединительная муфта 13 и тормоз 14. После этого необходимо включить тормоз 15 солнечного зубчатого колеса 8 и соединительную муфту 12, которая соединяет выход диапазонной коробки передач А с эпициклическим зубчатым колесом 11 первого планетарного механизма основной коробки передач Б. В диапазонной коробке передач А остается включенным тормоз 6, а в основной коробке передач Б - фрикционная блокировочная муфта 20. В основной коробке передач Б мощность передается одним потоком через первый планетарный механизм с ведущим эпициклическим колесом 11, ведомым водилом 9 и заторможенным посредством включенного тормоза 15 солнечным колесом 8, при этом кинематическая передаточная функция основной коробки передач Б будет (1+К2)/К 2. Общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач на передаче IIЗХ будет равна произведению кинематических передаточных функций коробок передач А и Б, т.е. -К1(1+К2)/К2.
При переключении составной коробки передач на третью передачу заднего хода (IIIЗХ), необходимо выключить предшествующую, вторую передачу заднего хода в основной коробке передач Б, для чего в ней выключается тормоз 15. После этого необходимо включить соединительную фрикционную муфту 13. Соединительная 12 и блокировочная 20 фрикционные муфты остаются включенными. В диапазонной коробке передач А остается включенным тормоз 6. В основной коробке передач Б мощность передается двумя параллельными потоками через заблокированный посредством двух одновременно включенных фрикционных соединительных муфт 12 и 13 первый планетарный механизм, к второму планетарному механизму, также заблокированному посредством включенной блокировочной муфты 20, а, затем, с водила 17 на ведомый вал 22, при этом кинематическая передаточная функция основной коробки передач Б будет 1,0. Общая кинематическая передаточная функция составной планетарной коробки передач на передаче IIIЗХ будет равна произведению кинематических передаточных функций коробок передач А и Б, т.е. -К1 . Третья передача заднего хода (IIIЗХ) для планетарной составной коробки +6; -3 является высшей.
Диапазон передач заднего хода исчерпан.
Для трогания машины с места передним ходом в диапазоне низших передач (I, II и III) следует включить в диапазонной коробке передач А блокировочную фрикционную муфту 7, при этом обеспечивается весь диапазон передач переднего хода планетарной составной коробки передач, причем кинематическая передаточная функция диапазонной коробки передач А будет 1,0 на всех шести передачах переднего хода. В основной коробке передач Б остаются включенными управляющие фрикционные элементы, обеспечивавшие нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. соединительная муфта 13 и тормоз 14. и, дополнительно, включается тормоз 21 эпициклического зубчатого колеса 19, остающийся постоянно включенным на всех трех передачах низшего диапазона переднего хода. Таким образом, в планетарной составной коробке передач +6; -3 будут включены блокировочная муфта 7 в диапазонной коробке, а также соединительная муфта 13 и два тормоза: 14 и 21 в основной коробке, что обеспечивает движение машины на первой передаче переднего хода (I). В диапазонной коробке передач А мощность передается только через включенную фрикционную блокировочную муфту 7, затем, через включенную соединительную муфту 13 мощность подводится к центральному дублирующему солнечному колесу 8' первого планетарного механизма основной коробки передач Б, откуда передается на водило 9 при остановленном, посредством тормоза 14 центральном эпициклическом колесе 11. С водила 9 мощность передается к центральному солнечному колесу 16 второго планетарного механизма основной коробки передач Б, затем - на водило 17 при остановленном посредством тормоза 21 центральном эпициклическом зубчатом колесе 19. С водила 17 мощность идет на ведомый вал 22 планетарной составной коробки передач. Общая кинематическая передаточная функция составной коробки на первой передаче переднего хода будет (1+К2)(1+К3).
При переходе на вторую передачу переднего хода (II), при неизменном состоянии диапазонной коробки передач А, выключаются соединительная муфта 13 и тормоз 14 и, вместо них, включаются соединительная муфта 12 и тормоз 15. Тормоз 21 остается включенным. Мощность от диапазонной коробки А через соединительную муфту 12 подводится к центральному эпициклическому зубчатому колесу 11 первого планетарного механизма основной коробки передач Б, а с него передается на водило 9 при остановленном посредством тормоза 15 центральном солнечном зубчатом колесе 8. Затем мощность подводится к центральному солнечному колесу 16 второго планетарного механизма основной коробки передач Б, затем - на водило 17 при остановленном посредством тормоза 21 центральном эпициклическом зубчатом колесе 19. С водила 17 мощность идет на ведомый вал 22 планетарной составной коробки передач. Общая кинематическая передаточная функция составной планетарной коробки передач на первой передаче переднего хода будет (1+К2)(1+К3)/К2.
При переходе на третью передачу переднего хода (III), выключается тормоз 15 и, вместо него, включается соединительная фрикционная муфта 13, а соединительная муфта 12 и тормоз 21 остаются включенными. Мощность передается двумя параллельными потоками через включенную соединительную муфту 12 на эпициклическое зубчатое колесо 11 и через включенную соединительную муфту 13 на солнечное дублирующее зубчатое колесо 8' первого планетарного механизма с суммированием этих двух потоков на водиле 9. Затем мощность передается точно таким же образом, как и на первой передаче, через второй планетарный механизм на ведомый вал 22 составной коробки передач. Вторая передача переднего хода формируется только вторым планетарным механизмом основной коробки Б и общая кинематическая передаточная функция составной коробки будет 1+К3.
Диапазон низших передач переднего хода исчерпан.
Для перевода планетарной составной коробки передач в диапазон высших передач переднего хода (IV, V и VI) сначала необходимо в основной коробке передач Б включить нейтраль, для чего следует одновременно выключить тормоз 21 и соединительную муфту 12, оставив включенными соединительную муфту 13 основной коробки передач Б и блокировочную муфту 7 диапазонной коробки передач А. Затем, для перехода на четвертую передачу переднего хода (IV), следует включить тормоз 14 центрального эпициклического зубчатого колеса 11 первого планетарного механизма основной коробки передач Б и блокировочную фрикционную муфту 20 второго планетарного механизма этой же коробки. Второй планетарный механизм будет сблокирован, а планетарный механизм диапазонной коробки передач А останется заблокированным, как и на трех предыдущих низших передачах переднего хода. Четвертая передача (IV) будет обеспечиваться одним планетарным механизмом с кинематической характеристикой К2, а общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач будет 1+К2.
Для переключения на пятую передачу переднего хода (V) следует выключить соединительную муфту 13 и тормоз 14 и включить соединительную муфту 12 тормоз 15. Передача будет обеспечиваться одним планетарным механизмом с кинематической характеристикой К2, а общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач будет (1+К2)/К2.
Для переключения на шестую передачу переднего хода (VI) следует выключить тормоз 15 и включить соединительную муфту 13. Вследствие этого окажутся заблокированными все три планетарных механизма планетарной составной коробки передач, и общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач будет 1,0. Следовательно, планетарный механизм с солнечным зубчатым колесом 16, водилом 17 с одновенцовыми сателлитами 18 и эпициклическим зубчатым колесом 19, снабженный блокировочной муфтой 20 и тормозом 21, имеющий кинематическую характеристику К3, выполняет в планетарной составной коробке передач роль мультипликатора, обеспечивающего два диапазона передач переднего хода - низших передач (I, II, III), при включенном тормозе 21, и высших передач (IV, V, VI), при включенной блокировочной муфте 20. Передача мощности через основную коробку передач будет осуществляться таким же образом, как и на передачах заднего хода, т.е. на IV передаче, как и на IЗX, на V передаче, как и на IIЗХ, а на VI передаче - как и на IIIЗХ.
Диапазон высших передач переднего хода для планетарной составной коробки передач +6; -3 исчерпан.
Управление основной планетарной коробкой передач Б в диапазонах переднего и заднего хода, обеспечиваемых диапазонной планетарной коробкой передач А, в том числе в диапазоне высших передач переднего хода абсолютно одинаково, что упрощает управляющий алгоритм и устройство системы управления коробкой передач.
Работа составной полупланетарной коробки передач по фиг.2 отличается только тем, что в ней передача мощности от диапазонной планетарной коробки передач А к основной планетарной коробке передач Б на всех передачах осуществляется через простой (непланетарный) зубчатый механизм, состоящий, как минимум, из двух цилиндрических или конических зубчатых колес 23 и 24, а первый планетарный механизм основной коробки передач Б содержит только одно центральное солнечное зубчатое колесо 8, снабженное и соединительной муфтой 13 и тормозом 15.
Передачи можно переключать не только в восходящем порядке, как описано, но и в нисходящем, как и в любых известных и применяемых коробках передач. Возможно также управление свободным выбором передач (переключение на несмежные передачи), если возникает такая необходимость, и имеются для этого возможности, как по условиям движения машины, так и по функциям системы управления коробкой передач.
Закон управления планетарной составной коробкой передач +6; -3 (номенклатура тормозов и блокировочных муфт, включаемых на каждой рабочей передаче, нейтрали и режиме торможения), кинематические передаточные функции, устанавливающие взаимно однозначные зависимости между передаточными числами коробки передач и кинематическими характеристиками планетарных механизмов (см. табл.1), образующих эту коробку передач, расчетные значения передаточных чисел коробки передач, величины расчетных коэффициентов полезного действия (КПД) на каждой рабочей передаче представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Передача | Закон управления коробкой передач | Кинематические передаточные функции и передаточные числа | КПД | |||||||
| А | Б | |||||||||
| тор моз 6 | муфта 7 | муфта 12 | муфта 13 | тор моз 14 | тор моз 15 | муфта 20 | тор моз 21 | |||
| IIIЗХ | + |  | + | + | | | + | | -K1-4,24 | 0,97 |
| IIЗХ | + | | + | | | + | + | | -К1 (1+К2)/К2-6,86 | 0,96 |
| IЗX | + | | | + | + | | + | | -К1 (1+К2)-11,10 | 0,95 |
| Нейтраль | | | | + | + | | | | - | - |
| I | | + | | + | + | | | + | (l+K2)(l+K3)11,10 | 0,96 |
| II | | + | + | | | + | | + | (1+К2)(1+К3)/К26,86 | 0,97 |
| III | | + | + | + | | | | + | 1+К34,24 | 0,98 |
| IV | | + | | + | + | | + | | 1+К22,62 | 0,98 |
| V | | + | + | | | + | + | | (1+К 2)/К21,62 | 0,99 |
| VI | | + | + | + | | | + | | 1,0 | 1,0 |
| Торм. | | | | | + | + | | + | - | - |
| Кинематический диапазон передач переднего хода q511,10; кинематический диапазон передач заднего хода q 24,240; знаменатель геометрической прогрессии q1,62. |
Предложенная планетарная составная коробка передач может быть эффективно применена в составе механических и гидромеханических трансмиссий гусеничных машин преимущественно промежуточной по массе категории, а также, основных боевых танков и машин на их базе с центральной коробкой передач с дизельными и газотурбинными двигателями внутреннего сгорания, так как они способны обеспечить машине высокие показатели подвижности передним и задним ходом, максимальную реализуемую интегральную тяговую мощность и высокие разгонные характеристики при умеренной скоростной и силовой нагруженности звеньев планетарных механизмов и управляющих фрикционных элементов коробки передач, а также существенно повышенный, по сравнению с известными планетарными коробками передач, коэффициент полезного действия, обеспечивающий увеличение пробега машины на одной заправке, увеличение рабочего ресурса и снижение тепловыделения коробки передач.
Предложенная планетарная составная коробка передач вполне может быть использована также и в трансмиссиях не только гусеничных, но и колесных машин, вездеходных и повышенной проходимости.
Планетарная составная коробка передач быстроходной гусеничной машины, образованная двумя последовательно соединенными планетарными коробками передач, первая из которых, диапазонная, состоит из одного элементарного планетарного механизма с управляемым фрикционным тормозом, установленным на водиле планетарного механизма, а также с управляемой фрикционной блокировочной муфтой, установленной между эпициклическим и солнечным центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, с центральным солнечным зубчатым колесом, связанным с ведущим валом планетарной составной коробки передач быстроходной гусеничной машины, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из двух элементарных планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными и соединительными муфтами, отличающаяся тем, что в диапазонной планетарной коробке передач планетарный механизм выполнен с кинематической характеристикой K1q3, где q - знаменатель геометрической прогрессии, равный отношению передаточных чисел любых двух смежных передач планетарной составной коробки, первый планетарный механизм основной планетарной коробки передач выполнен с кинематической характеристикой K21/(q-1)=q2-1, его центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, посредством двух индивидуальных управляемых фрикционных соединительных муфт связаны с эпициклическим центральным зубчатым колесом планетарного механизма диапазонной коробки передач, а также снабжены двумя индивидуальными управляемыми фрикционными тормозами, водило первого планетарного механизма основной коробки передач связано с солнечным центральным зубчатым колесом второго планетарного механизма основной коробки передач, который выполнен с кинематической характеристикой K3-q3-1=K 1-1, его центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, связаны между собой управляемой фрикционной блокировочной муфтой, эпициклическое колесо снабжено фрикционным тормозом, а водило связано с ведомым валом планетарной составной коробки передач.
