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 К₁q³. Основная коробка передач образована двумя планетарными механизмами: сложным, с четырьмя основными звеньями, в состав которого входят два элементарных планетарных механизма с кинематическими характеристиками К₂ и К₃ , с двумя тормозами и одной блокировочной муфтой, и элементарным, с тремя основными звеньями с кинематической характеристикой К ₄. Кинематические характеристики планетарных механизмов основной коробки связаны зависимостями К₂1/(q-1), К₃1/(q²-1) и К₄q³-1К₁-1, с одним тормозом и одной блокировочной муфтой, 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.. 1 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 предлагаемой 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). Диапазонная коробка передач связана с основной коробкой передач простыми зубчатыми механизмами 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, и с центральным эпициклическим зубчатым колесом, связанным с входом основной планетарной коробкой передач, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из двух планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными муфтами, в которой, 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, сложный, планетарный механизм основной планетарной коробки передач выполнен с четырьмя основными звеньями: двумя центральными солнечными зубчатыми колесами, одним центральным эпициклическим колесом и водилом с установленными на нем двухвенцовыми сателлитами, в состав сложного планетарного механизма входят два элементарных планетарных механизма: один, с меньшим солнечным центральным зубчатым колесом, эпициклическим центральным зубчатым колесом, водилом с одновенцовыми сателлитами, роль которых выполняют большие венцы двухвенцовых сателлитов, и кинематической характеристикой К₂1/(q-1) и другой, с большим солнечным центральным зубчатым колесом, тем же эпициклическим центральным зубчатым колесом, тем же водилом с двухвенцовыми сателлитами и кинематической характеристикой К₃1/(q²-1), эпициклическое центральное зубчатое колесо сложного планетарного механизма основной планетарной коробки передач постоянно и жестко связано с эпициклическим центральным зубчатым колесом элементарного планетарного механизма диапазонной коробки передач, солнечные центральные зубчатые колеса сложного планетарного механизма основной коробки передач снабжены двумя индивидуальными управляемыми фрикционными тормозами, большее солнечное центральное зубчатое колесо и эпициклическое центральное зубчатое колесо связаны управляемой фрикционной блокировочной муфтой, водило первого планетарного механизма основной коробки связано с солнечным центральным зубчатым колесом второго планетарного механизма основной коробки, который выполнен с кинематической характеристикой К₄q³-1К₁-1, центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, связаны между собой управляемой фрикционной блокировочной муфтой, эпициклическое колесо снабжено управляемым 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 К₁ использовать соотношение К₁ >q³, а в случае необходимости получения ускоренных передач заднего хода - соотношение К₁<q³ .

Благодаря вполне определенным соотношениям величин кинематических характеристик К₂1/(q-1), К₃1/(q²-1) и К₄q³-1=К₁-1, 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 фигурой. На фигуре показана кинематическая схема планетарной составной коробки передач на шесть передач переднего и три - заднего хода (+6; -3).

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, 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 два планетарных механизма, первый, сложный, с двумя центральными солнечными зубчатыми колесами 8 и 9, водилом 10 с двухвенцовыми сателлитами 11, центральным эпициклическим зубчатым колесом 12, тормозом 13 солнечного зубчатого колеса 9, тормозом 14 солнечного зубчатого колеса 8, и блокировочной муфтой 15, связывающей солнечное зубчатое колесо 9 и эпициклическое колесо 12, второй, элементарный, с центральным солнечным зубчатым колесом 16, водилом 17 с одновенцовыми сателлитами 18, центральным эпициклическим зубчатым колесом 19, фрикционным тормозом 20 эпициклического зубчатого колеса 19, фрикционной блокировочной муфтой 21, связывающей солнечное зубчатое колесо 16 и эпициклическое зубчатое колесо 19. Эпициклическое зубчатое колесо 12 первого, сложного, планетарного механизма основной коробки передач Б является для нее ведущим звеном, постоянно и жестко связанным с ведомым звеном диапазонной коробки передач А - эпициклическим зубчатым колесом 5. Водило 10 первого сложного планетарного механизма основной коробки передач Б постоянно и жестко связано с солнечным зубчатым колесом 16 второго, элементарного планетарного механизма этой же коробки передач и через фрикционную муфту 21 с эпициклическим зубчатым колесом 19. снабженным тормозом 20. Водило 17 второго планетарного механизма основной коробки передач Б постоянно и жестко связано с ведомым валом 22 планетарной составной коробки передач.

Первый, сложный, планетарный механизм основной коробки передач Б включает в себя два элементарных планетарных механизма: один, состоящий из солнечного зубчатого колеса 8, водила 10 с одновенцовыми сателлитами, каковыми являются большие венцы двухвенцовых сателлитов 11, и эпициклического зубчатого колеса 12, с кинематической характеристикой К₂, представляющей собой отношение чисел зубьев эпициклического 12 и солнечного 8 зубчатых колес, т.е. К₂=Z₁₂/Z₈, где Z₁₂ , Z₈ - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 12 и солнечного колеса 8 планетарного механизма; другой, состоящий из солнечного зубчатого колеса 9, водила 10 с двухвенцовыми сателлитами 11, меньшие венцы которых находятся в зацеплении с центральным солнечным зубчатым колесом 9 и эпициклического зубчатого колеса 12, находящегося в зацеплении с большими венцами двухвенцовых сателлитов 11, с кинематической характеристикой К₃, представляющей собой отношение произведения чисел зубьев эпициклического зубчатого колеса 12 и меньшего венца сателлита 11, находящегося в зацеплении с солнечным зубчатым колесом 9, к произведению чисел зубьев солнечного зубчатого колеса 9 и большего венца сателлита 11, находящегося в зацеплении с эпициклическим зубчатым колесом 12, т.е. К₃=Z₁₂Z₁₁₍₉₎ /Z₉Z₁₁₍₁₂₎, где Z₁₂, Z₉ - числа зубьев, соответственно, эпициклического колеса 12 и солнечного колеса 9 планетарного механизма с двухвенцовыми сателлитами; Z₁₁₍₉₎, Z₁₁₍₁₂₎ - числа зубьев, соответственно, меньшего венца сателлита 11, зацепленного с солнечным колесом 9 и большего венца сателлита 11, зацепленного с эпициклическим колесом 12.

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 3		4	90°
31
сателлит 5
27
эпицикл 6
85
Основная Б	сложный	солнце 9		6	60°
36
сателлит 12
27
эпицикл 13
90
солнце 10		6	60°
48
двухвенцовый сателлит 12
15 и 27
эпицикл 13
90
элементарный	солнце 17		6	чередующиеся углы 54° и 66°
51
сателлит 19
19
эпицикл 20
89
Кинематический диапазон передач переднего хода 5,380,
кинематический диапазон передач заднего хода 1,960,
знаменатель геометрической прогрессии q=1,40.

Заявляемая планетарная составная коробка передач +6; -3 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 включен тормоз 13. 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 упомянутый тормоз 13 может быть выполнен нормально замкнутым, т.е. быть включенным посредством замыкающих пружин при отсутствии специального управляющего воздействия на выключение этого тормоза 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 14 и 20 в дополнение к нормально включенному тормозу 13.

Для трогания машины с места задним ходом следует включить в диапазонной коробке передач А тормоз 6. В основной коробке Б остается включенным управляющий фрикционный элемент, обеспечивавший нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. тормоз 13 и, дополнительно, следует включить блокировочную муфту 21, 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 и, далее, на эпициклическое центральное зубчатое колесо 12 первого планетарного механизма основной коробки передач Б. 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 всех передачах заднего хода будет равна кинематической характеристике планетарного механизма заднего хода, взятой со знаком минус .

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).

Основная коробка передач Б на первой передаче заднего хода (IЗX) работает следующим образом. Мощность передается с ведущего эпициклического зубчатого колеса 12 на водило 10 при заторможенном, посредством тормоза 13, солнечном зубчатом колесе 9 этого планетарного механизма. Кинематическая передаточная функция основной коробки передач Б на первой передаче заднего хода будет (1+К₃)/К₃. Общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач +6; -3 на передаче IЗX будет равна произведению кинематических передаточных функций коробок передач А и Б, т.е. -К₁(1+K₃ )/K₃. Далее мощность передается двумя неравными параллельными потоками через включенную блокировочную муфту 21 на эпициклическое зубчатое колесо 19 и через солнечное зубчатое колесо 16 второго, заблокированного фрикционной муфтой 21 элементарного планетарного механизма основной коробки передач Б с суммированием этих двух потоков мощности на водиле 17. Мощность от планетарной составной коробки передач отводится по ведомому валу 22, постоянно и жестко связанному с водилом 17.

При переключении составной коробки передач на вторую передачу заднего хода (IIЗX), необходимо выключить предшествующую, первую передачу заднего хода (IЗX) в основной коробке передач Б, для чего в ней выключается тормоз 13. После этого необходимо включить тормоз 14 солнечного зубчатого колеса 8. В диапазонной коробке передач А остается включенным тормоз 6, а в основной коробке передач Б - фрикционная блокировочная муфта 21.

В основной коробке передач Б мощность передается через планетарный механизм с двухвенцовыми сателлитами 11 с ведущим эпициклическим колесом 12, ведомым водилом 10 и заторможенным посредством включенного тормоза 14 солнечным колесом 8, при этом кинематическая передаточная функция основной коробки передач Б будет (1+К₂)/К₂. Общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач на передаче IIЗX 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 (IIIЗX), необходимо выключить предшествующую, вторую передачу заднего хода (IIЗХ) в основной коробке передач Б, для чего в ней выключается тормоз 14. После этого необходимо включить блокировочную фрикционную муфту 15. Блокировочная фрикционная муфта 21 остается включенной. В диапазонной коробке передач А остается включенным тормоз 6.

В основной коробке передач Б мощность передается через заблокированный посредством включенной фрикционной блокировочной муфты 15 первый, сложный планетарный механизм, с двухвенцовыми сателлитами 11 на солнечное зубчатое колесо 16 второго планетарного механизма и, через включенную блокировочную муфту 21 на эпициклическое зубчатое колесо 19, 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 IIIЗX 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. На всех трех передачах заднего хода элементарный планетарный механизм основной коробки передач Б, состоящий из центрального солнечного зубчатого колеса 16, водила 17 с одновенцовыми сателлитами 18 и центрального эпициклического зубчатого колеса 19 оставался заблокированным посредством включенной блокировочной муфты 21.

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 остается включенным управляющий фрикционный элемент, обеспечивавший нейтральное состояние всей составной коробки передач до начала движения, т.е. тормоз 13 центрального солнечного зубчатого колеса 9. и, дополнительно, включается тормоз 20 центрального эпициклического зубчатого колеса 19. Таким образом, в планетарной составной коробке передач +6; -3 будут включены блокировочная муфта 7 в диапазонной коробке, а также два тормоза: 13 и 20 в основной коробке, что обеспечивает движение машины на первой передаче переднего хода (I). В диапазонной коробке передач А мощность передается только включенную фрикционную блокировочную муфту 7 на эпициклическое зубчатое колесо 12 первого, сложного, планетарного механизма основной планетарной коробки передач Б, затем, через водило 10, при заторможенном посредством тормоза 13 солнечном зубчатом колесе 9 на солнечное зубчатое колесо 16 второго, элементарного, планетарного механизма и, затем, через водило 17 на ведомый вал 22 при заторможенном тормозом 20 эпициклическом зубчатом колесе 19. Таким образом, первая передача переднего хода (I) формируется двумя планетарными механизмами с кинематическими характеристиками К₃ и К₄ , при этом, общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач будет (1+K₃)(1+K₄ )/K₃.

При переходе на вторую передачу переднего хода (II), при неизменном состоянии диапазонной коробки передач А, выключается тормоз 13 и, вместо него, включается тормоз 14. Тормоз 20 остается включенным. Таким образом, вторая передача переднего хода (П) формируется двумя планетарными механизмами с кинематическими характеристиками К₂ и К₄ , обеспечивая общую кинематическую передаточную функцию планетарной составной коробки передач (1+К₂)(1+К₄)/К ₂. Мощность через коробку передается точно тем же путем, что и на первой (I) передаче.

При переходе на третью передачу переднего хода (III), выключается тормоз 14 и, вместо него включается блокировочная фрикционная муфта 15, а тормоз 20 остается включенным. Мощность передается двумя потоками через эпициклическое зубчатое колесо 12 первого, сложного планетарного механизма и через включенную блокировочную муфту 15 на солнечное зубчатое колесо 9 с последующим суммированием этих двух потоков на водиле 10. Далее, мощность проходит через второй, элементарный планетарный механизм основной коробки передач на ведомый вал 22 составной коробки передач точно так же, как и на двух предыдущих передачах. Таким образом, третья передача переднего хода (III) формируется одним планетарными механизмом с кинематической характеристикой К₄, обеспечивая общую кинематическую передаточную функцию планетарной составной коробки передач 1+K₄ .

Диапазон трех низших передач переднего хода исчерпан.

Для перевода планетарной составной коробки передач в диапазон высших передач переднего хода (IV, V и VI) необходимо в основной коробке передач Б включить нейтраль, одновременно выключив тормоз 20 и включив тормоз 13. Затем, для перехода на четвертую передачу переднего хода (IV), следует дополнительно включить блокировочную фрикционную муфту 21. Передача будет обеспечиваться одним планетарным механизмом с кинематической характеристикой K₃, а общая кинематическая передаточная функция планетарной составной коробки передач на четвертой передаче переднего хода (IV) будет (1+К₃)/К₃.

Для переключения на пятую передачу переднего хода (V) следует выключить тормоз 13 и включить тормоз 14. 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, прямую, передачу переднего хода (VI) следует выключить тормоз 14 и включить блокировочную муфту 15. 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 тормозом 20 и блокировочной муфтой 21, имеющий кинематическую характеристику К₄, выполняет в планетарной составной коробке передач роль мультипликатора, обеспечивающего два диапазона передач переднего хода.

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 трех высших передач переднего хода для планетарной составной коробки переда +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 диапазонах низших передач переднего хода и высших передач переднего хода) абсолютно одинаково, что упрощает управляющий алгоритм и устройство системы управления коробкой передач.

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, образующих эту коробку передач (см. табл.1), 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 моз6	муфта 7	тормоз 13	тор моз14	муфта 15	тормоз 20	муфта 21
IIIЗX	+				+		+	-K1=-2,742	0,97
IIЗX	+			+			+	-K1(1+K2)/K2=-3,839	0,96
IЗX	+		+				+	-К1(1+К3)/К3=-5,374	0,96
Нейтраль			+					-	-
I		+	+			+		(1+K 3)(1+K4)/K3=5,380	0,97
II		+		+		+		(1+K 2)(1+K4)/K2=3,843	0,97
III		+			+	+		1+K4 =2,745	0,98
IV		+	+				+	(1+K3)/K3=1,960	0,99
V		+		+			+	(1+K2)/K2=1,40	0,99
VI		+			+		+	1,0	1,0
Торм.			+	+		+		-	-
Кинематический диапазон передач переднего хода q55,378;
кинематический диапазон передач заднего хода q21,960;
знаменатель геометрической прогрессии q=1,40.

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, и с центральным эпициклическим зубчатым колесом, связанным с входом основной планетарной коробкой передач, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из двух планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными 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, сложный, планетарный механизм основной планетарной коробки передач выполнен с четырьмя основными звеньями: двумя центральными солнечными зубчатыми колесами, одним центральным эпициклическим колесом и водилом с установленными на нем двухвенцовыми сателлитами, в состав сложного планетарного механизма входят два элементарных планетарных механизма: один с меньшим солнечным центральным зубчатым колесом, эпициклическим центральным зубчатым колесом, водилом с одновенцовыми сателлитами, роль которых выполняют большие венцы двухвенцовых сателлитов, и кинематической характеристикой K₂1/(q-1) и другой с большим солнечным центральным зубчатым колесом, тем же эпициклическим центральным зубчатым колесом, тем же водилом с двухвенцовыми сателлитами и кинематической характеристикой K₃1/(q²-1), эпициклическое центральное зубчатое колесо сложного планетарного механизма основной планетарной коробки передач постоянно и жестко связано с эпициклическим центральным зубчатым колесом элементарного планетарного механизма диапазонной коробки передач, солнечные центральные зубчатые колеса сложного планетарного механизма основной коробки передач снабжены двумя индивидуальными управляемыми фрикционными тормозами, большее солнечное центральное зубчатое колесо и эпициклическое центральное зубчатое колесо связаны управляемой фрикционной блокировочной муфтой, водило первого планетарного механизма основной коробки связано с солнечным центральным зубчатым колесом второго планетарного механизма основной коробки, который выполнен с кинематической характеристикой K₄q³-1K₁-1, центральные зубчатые колеса, солнечное и эпициклическое, связаны между собой управляемой фрикционной блокировочной муфтой, эпициклическое колесо снабжено управляемым фрикционным тормозом, а водило связано с ведомым валом планетарной составной коробки передач.