Бортовая коробка передач гусеничной машины (варианты)

 

Бортовая коробка передач (БКП) гусеничной машины предназначена для использования в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц. БКП содержит передачи, элементы управления имеет ступени передаточных чисел для прямолинейного движения машины. Кроме того, БКП имеет одну или несколько снабженных элементами управления дополнительных передач с одним или несколькими дополнительными передаточными числами для поворота машины с заданными радиусами. Кроме того, БКП может иметь одно или несколько дополнительных передаточных чисел для поворота машины с заданными радиусами. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении качества БКП и обеспечении возможности повотора на высокой скорости, обеспечении безопасности поворота, улучшении поворотливости машины и средней скорости движения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бортовым коробкам передач, которые могут быть использованы в трансмиссиях гусеничных транспортных средств для изменения скорости движения и радиуса поворота.

Известны бортовые коробки передач /БКП/ гусеничных машин, используемые в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц. Такая пара БКП выполняет двойное назначение: как коробка передач для прямолинейного движения с различными скоростями и как механизм поворота на различных скоростях. Они обеспечивают прямолинейное движение машины, если в каждой из них включены одинаковые ступени передаточных чисел, и поворот машины, когда в одной из БКП включена ступень передаточного числа, замедляющая перематывание гусеницы по сравнению с другой БКП. Бортовой может быть любая коробка передач, в том числе и простая, используемая в паре с идентичной для раздельного привода гусениц машины и имеющая ступени передаточных чисел для прямолинейного движения машины с разными скоростями. Примером БКП, имеющей ступени передаточных чисел, необходимые для прямолинейного движения машины на различных скоростях и принятой за прототип по первому варианту, является планетарная коробка передач /ПКП/, содержащая корпус, ведущий и ведомый и три планетарных передачи, с элементами управления в виде двух выключаемых муфт и трех тормозов /см. Транспортные машины с газотурбинными двигателями. Под ред. Н.С. Попова, С. Н. Изотова. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1980, с. 84-85, рис. 3.6, табл.3.1/. При конструктивных параметрах планетарных передач, равных 2,25; -1,95; -2,18 и попарном включении элементов управления коробка имеет I, II, III и IV ступени передаточных чисел для движения вперед, равные соответственно 4,37; 2,159; 1,46 и 1,0. Расчетные радиусы поворота, получаемые при использовании тех же ступеней, которые предусмотрены для прямолинейного движения машины на разных скоростях, составляют на I, II, III и IV ступенях соответственно 2,78, 5,56, 8,63 и 8,8 м при условии, что расстояние между продольными осевыми линиями гусениц /ширина колеи машины/ равно 2,78 м.

В качестве бортовой коробки передач используется любая ступенчатая коробка передач, если она своими передаточными числами обеспечивает желаемую динамику прямолинейного движения машины на различных скоростях, а ее форма и размеры удовлетворяют требованиям компоновки моторно-трансмиссионной группы машины. Известны коробки передач, характеризуемые количеством ступеней передаточных чисел, значительно превышающим потребность для прямолинейного движения, а именно: планетарные коробки передач /ПКП/ со схемой, разработанной фирмой США /см. Д.П. Волков, А.Ф. Крайнев. Трансмиссии строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1974, с. 145, табл. 15, схема 5/, коробки передач с разрезными валами /А.С. Антонов Силовые передачи колесных гусеничных машин. Л.: Машиностроение, 1976, с. 271, рис VII 4а, с. 290-296/ и планетарные коробки передач /а.с. N 1805248/, содержащие ведущий и ведомый валы, две планетарных передачи, элементы управления, состоящие из включаемых муфт и тормозов, и две соединительные передачи, начальные звенья которых размещены по разные стороны и соосно с первой планетарной передачей, конечные звенья размещены аналогично относительно второй планетарной передачи для подсоединения соединительных передач к звеньям последних посредством выключаемых муфт или жестко. В качестве прототипа по второму варианту, усовершенствуемого для использования в виде бортовой коробки передач, принята ПКП, содержащая /а.с. N 1805248/ две расположенные в одной плоскости планетарные передачи, одна трехзвенная с одновенцовыми сателлитами, вторая четырехзвенная, состоящая из четырех центральных звеньев (солнечной шестерни, водила с парными одновенцовыми сателлитами, первой коронной шестерни, зацепленной с сателлитом, сцепленным с солнечной шестерней, второй коронной шестерни, зацепленной с вторым сателлитом, сцепленным с первым сателлитом/, ведущий и ведомый валы, соединенные с солнечными шестернями соответственно первой и второй планетарных передач, тормоза для остановки коронной шестерни первой планетарной передачи, первой коронной, второй коронной шестерен и водила второй планетарной передачи, две соединительные передачи, у которых начальные зубчатые колеса расположены по разные стороны и соосно с первой планетарной передачей и снабжены каждое тремя выключаемыми муфтами для подсоединения к различным звеньям первой планетарной передачи, а конечные зубчатые колеса соединительных передач аналогично расположены относительно второй планетарной передачи и снабжены каждое тремя выключаемыми муфтами для соединения с различными звеньями последней. Данная ПКП обеспечивает получение до шестидесяти четырех ступеней передаточных чисел, из которых можно получить например, семь ступеней передаточных чисел для прямолинейного движения машины с разными скоростями. Предусматривается, что эти же ступени передаточных чисел используются и при повороте гусеничной машины, если указанная ПКП использована в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц.

Недостатком БКП, принятой за прототип, по первому варианту, является слишком малый радиус поворота на высшей скорости. Действительно, радиус поворота на IV ступени /8,8 м/ практически не отличается от радиуса поворота на III ступени /8,63 м/, хотя скорость увеличена почти в 1,5 раза. Радиус поворота недопустимо мал при наибольшей скорости движения машины, что свидетельствует о низком качестве данной БКП при выполнении функций механизма поворота на IV ступени. Этот недостаток вызван большой разницей между передаточным числом в БКП, работающей на забегающую гусеницу /1,00/, и передаточным числом в БКП, работающей на отстающую гусеницу /1,46/ при данном режиме поворота, что является общим недостатком всех известных БКП. Данный недостаток объясняется тем, что ряд /гамма/ передаточных чисел коробки передач, оптимальных для прямолинейного движения машины на разных скоростях от наименьшей до наибольшей, неизбежно оказывается неудовлетворительным для поворота, т.к. на высших скоростях движения радиусы поворота оказываются недостаточно большие, что приводит к возрастанию центробежных сил и опасному заносу машины. Поэтому, что бы уменьшить этот недостаток, рекомендуется в бортовых коробках передач использовать только 3-4 низких ступени, отказываясь от высших (см. Расчет и конструирование гусеничных машин. Носов Н.А. и др. -Л.: Машиностроение, 1972, с. 369), что имеет место у прототипа. Это ограничивает использование бортовых коробок передач, особенно если для прямолинейного движения необходимо иметь шесть-семь ступеней передаточных чисел. Недостаток прототипа по второму варианту состоит в том же: слишком малы радиусы поворота на высших скоростях и семи-ступенчатая ПКП поэтому не может выполнять функции механизма поворота на всем диапазоне изменения скорости движения гусеничной машины.

Задачей изобретения является такое усовершенствование бортовой коробки передач, при котором она, используемая в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, обеспечивает желаемые, т.е. заданные радиусы поворота машины на всех скоростях движения, в том числе и на повышенных. При этом достигается технический результат, состоящий в повышении качества бортовых коробок передач, которые обеспечивают динамичный /на высоких скоростях движения/ и безопасный поворот машины, улучшение ее поворотливости и, следовательно, средней скорости движения. Решение задачи изобретения по первому варианту состоит в том, что известная бортовая коробка передач гусеничной машины, используемая в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, содержащая передачи, элементы управления и имеющая ступени передаточных чисел для прямолинейного движения, усовершенствована таким образом, что она имеет одну или несколько снабженных элементами управления дополнительных передач с одним или несколькими дополнительными передаточными числами для поворота машины с заданными радиусами.

По второму варианту задача изобретения решается тем, что известная бортовая коробка передач гусеничной машины, используемая паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, содержащая передачи, элементы управления и имеющая ступени передаточных чисел в количестве, значительно превышающем потребность для прямолинейного движения машины, усовершенствована так, что за счет избытка ступеней передаточных чисел она имеет одно или несколько дополнительных передаточных чисел, используемых для поворота машины с заданными радиусами. Следовательно, по второму варианту бортовая коробка передач усовершенствована без использования дополнительных передач и дополнительных элементов управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг. 1 - кинематическая схема правой бортовой коробки передач по первому варианту, фиг. 2 - кинематическая схема правой бортовой коробки передач во второму варианту.

По первому варианту бортовая коробка передач содержит /фиг.1/ корпус, четыре планетарные передачи 1, 2, 3 и 4 с конструктивными параметрами соответственно 2,25; -1,95; -2,18; -3,48, ведущий 5 и ведомый 6 валы, выключаемые муфты 7 и 8 и четыре тормоза 9, 10, 11 и 12. Планетарные передачи и 2 имеют общие коронную шестерню и водило с парными сателлитами, соединенное с коронными шестернями планетарных передач 3 и 4 одной связью. Первый сателлит из парных сателлитов зацеплен с солнечной шестерней планетарной передачи 1 и с вторым сателлитом, зацепленным с солнечной и коронной шестернями планетарной передачи 2. Ведущий вал 5 соединен с солнечной шестерней 2, а ведомый вал 6 - с водилом планетарных передач 3 и 4. Муфта 7 служит для соединения солнечной шестерни 1 с водилом и блокирования планетарных передач 1 и 2. Муфта 8 предназначена для соединения коронной шестерни передачи 2 с солнечной шестерней передачи 3. Тормоз 9 служит для остановки солнечной шестерни 1, а тормоз 10 - для остановки водила передачи 2. Солнечные шестерни передач 3 и 4 могут быть остановлены соответственно тормозами 11 и 12. Данная БКП отличается от прототипа наличием дополнительной передачи 4 и дополнительного тормоза 12. В остальном она совпадает с прототипом. БКП используется в паре с идентичной коробкой. Из них одна приводит во вращение правую гусеницу, а другая - левую. Ведущие валы 5 обеих БКП получают энергию от одного источника. Работа бортовой коробки передач состоит в следующем. При включении в ней попарно элементов управления обеспечивается получение нескольких ступеней передаточных чисел. Первая ступень передаточного числа /4,37/ осуществляется при включении муфты 8 и тормоза 11, когда вращение ведущего вала 5 передается солнечной шестерне 2, сателлитам и водилу передачи 2, коронной шестерне передачи 3, ее сателлитам и водилу, а затем ведомому валу 6. Вторая ступень передаточного числа /2,159/ имеет место при включении муфты 8 и тормоза 9. Вращение вала 5 и шестерни 2 передается водилу и коронной шестерне передачи 2 при остановленной шестерне 1. В результате вращается водило передачи 3 и ведомый вал 6. Третья ступень передаточного числа /1,46/ имеет место при включении муфты 7 и тормоза 11, когда передачи 1 и 2 сблокированы и, вращаясь как вал 5, передают вращение на коронную шестерню передачи 3. При неподвижной солнечной шестерне 3 перекатывание сателлитов вращает водило и ведомый вал 6. Четверная ступень передаточного числа /1,0/: включение муфт 7 и 8 приводит к блокировке всего механизма коробки и передаче вращения с вала 5 на вал 6 без изменения. Ступень заднего хода /-6,353/ имеет место при включении муфты 8 и тормоза 10. Ступени передаточных чисел с первой по четвертую и заднего хода совпадают с передаточными числами прототипа и служат для прямолинейного движения машины с различными скоростями. Для поворота машины с заданным радиусом коробка имеет дополнительную ступень передаточного числа /1,29/, осуществляемую включением муфты 7 и дополнительного тормоза 12 для остановки солнечной шестерни передачи 4. При этом вращение вала 5 и сблокированных муфтой 7 планетарных передач 1 и 2 передается на коронную шестерню дополнительной передачи 4, вращающую водило и вал 6 при остановленной солнечной шестерне передачи 4. Бортовая коробка передач в гусеничной машине используется в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц. Прямолинейное движение машины с различными скоростями совершается при одновременном включении в обеих БКП одинаковых ступеней передаточных чисел от первой до четвертой, благодаря чему скорость прямолинейного движения машины динамично изменяется от наименьшей /1 ступ./ до наибольшей /IV ступ. /. Для поворота машины, движущейся прямолинейно на первой, второй либо третьей ступенях ступенях передаточных чисел, необходимо включить в той БКП, в какую сторону следует совершить поворот, соседнюю ступень с меньшим номером. При этом радиусы поворота машины будут составлять соответственно 2,78, 5,56 и 8,63 м. Они совпадают с радиусами поворота при использовании БКП-прототипа. Радиусы заметно увеличиваются с увеличением скорости движения машины при повороте и являются удовлетворительными. Для поворота машины, движущейся на IV ступени передаточного числа /1,0/, например, направо, необходимо замедлить скорость перематывания правой гусеницы, для чего в правой БКП вместо IV ступени необходимо включить дополнительную ступень /1,29/. По сравнению с БКП-прототипом тем самым достигнуто улучшение качества БКП, т.к. радиус поворота при этом равен 12,4 м вместо 8,8. Таким образом, благодаря использованию в БКП дополнительной передачи и дополнительного передаточного числа соответствующей величины радиус поворота машины стал заданным, т.е. желательным, приемлемым при повышенной скорости машины. Следовательно, при использовании усовершенствованных БКП достигнуто повышение поворотливости машины.

Таким же путем, т.е. использованием в коробке одной или нескольких дополнительных элементов управления и дополнительных передач с одним или несколькими дополнительными передаточными числами для поворота машины с заданными радиусами, может быть усовершенствована бортовая коробка передач, выполненная как простая коробка, содержащая ведущий и ведомый валы, промежуточный вал, простые зубчатые передачи, зубчатые муфты переключения. Использование дополнительных передач с дополнительными передаточными числами определенной величины обеспечивает получение заданных радиусов поворота машины и в результате улучшение ее поворотливости.

По другому варианту бортовая коробка передач /фиг.2/ содержит трехзвенную планетарную передачу 1 с одновенцовыми сателлитами, планетарную передачу 2, состоящую из четырех центральных звеньев /солнечная шестерня, водило с парными одновенцовыми сателлитами, первая коронная шестерня, зацепленная с сателлитом, сцепленным с солнечной шестерней, вторая коронная шестерня, зацепленная с вторым сателлитом, сцепленным с первым сателлитом/, ведущий 3 и ведомый 4 валы, соединенные с солнечными шестернями соответственно планетарных передач 1 и 2, тормоза 5 и 6 для остановки коронной шестерни планетарной передачи 1 и первой коронной шестерни планетарной передачи 2, две соединительные передачи 7 и 8, у которых начальные зубчатые колеса 9 и 10 расположены по разные стороны и соосно с планетарной передачей 1 и снабжены каждое тремя выключаемыми муфтами для подсоединения к различным звеньям планетарной передачи 1, а конечные зубчатые колеса 11 и 12 соединительных передач 7 и 8 аналогично расположены относительно планетарной передачи 2 и снабжены каждое тремя выключаемыми муфтами для соединения с различными звеньями последней, причем колесо 11 может быть подключено к первой коронной шестерне, а колесо 12 - к второй. Тормоз 13 служит для остановки второй коронной шестерни передачи 2, а тормоз 14 - для остановки ее водила. Параметры коробки: у планетарной передачи 1 он равен - 2,6, у планетарной передачи 2 параметры составляют - 2,0 и 2,8, передаточные отношения соединительных передач 7 и 8 равны соответственно 1,3 и 1,0. В качестве бортовой коробки передач она используется в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц машины. Ведущие 3 валы обеих БКП получают энергию от одного источника. Работа бортовой коробки передач состоит в следующем. При подключении соединительных передач 7 и 8 /иногда одной из них/ к звеньям планетарных передач 1 и 2 посредством выключаемых муфт и включении одного из тормозов 5, 6, 13 или 14 формируются различные режимные кинематические схемы коробки, в соответствии с которыми вращение ведущего вала 5 передается на звенья планетарной передачи 1, с не на обе /или одну/ соединительные передачи 7 и 8 и на планетарную передачу 2 с ведомым валом 4.

При использовании всех возможных комбинаций включения элементов управления может быть получено до 64 ступеней передаточных чисел обоего знака. Такое количество ступеней заведомо превышает потребность для прямолинейного движения машины с разными скоростями. Указанные выше параметры планетарных и соединительных передач коробки позволили получить в ней набор таких ступеней передаточных чисел, из которых выбраны семь передаточных чисел для движения машины вперед и одно передаточное число для заднего хода. Из оставшегося избытка ступеней передаточных чисел выбрано несколько дополнительных передаточных чисел для поворота машины с заданными радиусами /см. табл.1/. Данная коробка как бортовая коробка передач, используемая в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, выполняет двойную функцию: коробки передач машины и ее механизма поворота. Прямолинейное движение машины достигается одновременным включением в обеих БКП одинаковых ступеней передаточных чисел. При последовательном переключении ступеней, от первой до седьмой, выбранных для прямолинейного движения машины, ее скорость возрастает от наименьшей до наибольшей. Для поворота машины, движущейся на одной из ступеней, избранных для прямолинейного движения необходимо включить в той БКП, в какую сторону следует совершить поворот, соседнюю ступень, уменьшающую скорость перематывания отстающей гусеницы. Расчетные радиусы поворота машины на различных скоростях движения при включении различных ступеней в БКП забегающей и БКП отстающей гусениц приведены в табл. 2.

Табл. 2 показывает, что радиусы поворота машины, полученные при использовании дополнительных передаточных чисел /графы 4 и 5/ являются более предпочтительными на высоких скоростях движения, чем радиусы поворота, получаемые без использования дополнительных передаточных чисел /графа 3/. Очевидно, что и поворотливость машины при использовании дополнительных передаточных чисел, обеспечивающих заданные радиусы поворота, значительно повышается. Кроме этого в данной бортовой коробке передач устранен общий недостаток известных БКП, состоящий в ограничении количества ступеней для прямолинейного движения /иметь не более 3-4 ступеней/. В данной БКП имеется семь ступеней передаточных чисел и поворот на скоростях, превышающих IV ступень, совершается с радиусами, соответствующими возрастающей скорости. Получение заданных радиусов поворота машины при использовании БКП с количеством ступеней, превышающем потребность для прямолинейного движения, возможно в других схемах коробок передач, в частности, в планетарных коробках передач по а.с. N 1805248 и в коробках передач с разрезными валами. Во всех этих случаях не требуется использование дополнительных передач для получения дополнительных ступеней передаточных чисел, чтобы обеспечить поворот с заданными радиусами.

Формула изобретения

1. Бортовая коробка передач гусеничной машины, используемая в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, содержащая передачи, элементы управления и имеющая ступени передаточных чисел для прямолинейного движения машины, отличающаяся тем, что она имеет одну или несколько снабженных элементами управления дополнительных передач с одним или несколькими дополнительными передаточными числами для поворота машины с заданными радиусами.

2. Бортовая коробка передач гусеничной машины, используемая в паре с идентичной коробкой для раздельного привода гусениц, содержащая передачи, элементы управления и имеющая ступени передаточных чисел в количестве, превышающем потребность для прямолинейного движения машины, отличающаяся тем, что она имеет одно или несколько дополнительных передаточных чисел для поворота машины с заданными радиусами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4