Трансмиссия гусеничной машины с бортовыми коробками передач



Трансмиссия гусеничной машины с бортовыми коробками передач

 


Владельцы патента RU 2412847:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") (RU)

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Трансмиссия быстроходной гусеничной машины содержит согласующий редуктор, две бортовые коробки передач, гидрообъемную передачу, два суммирующих планетарных механизма, два бортовых редуктора. Трансмиссия снабжена двумя дополнительными фрикционными муфтами, каждая из которых соединена с ведомым звеном согласующего редуктора и с солнечным зубчатым колесом одного из двух суммирующих планетарных механизмов. Кинематическая характеристика «К» суммирующих планетарных механизмов представляет собой отношение чисел зубьев эпициклического и солнечного зубчатых колес

где Vρ=∞ - расчетная скорость прямолинейного поступательного движения машины на высшей передаче перед входом машины в поворот, м/с;

- Vρ=1 - максимальная допустимая по заносу скорость поступательного движения геометрического центра машины при совершении поворота с радиусом, равным колее машины, м/с;

- ρ=R/B - относительный радиус поворота, равный отношению величины абсолютного радиуса поворота R, м, замеряемого от центра поворота до продольной оси симметрии опорной площадки забегающей гусеницы, к колее машины В, м, замеряемой между продольными осями симметрии опорных площадок двух гусениц машины;

- g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

- µmax - максимальный коэффициент сопротивления повороту гусеничной машины, определяемый, как отношение боковой силы, обеспечивающей поперечное скольжение машины по грунту, к силе тяжести, действующей на машину. Достигается повышение маневренности быстроходной гусеничной машины. 1 ил.

 

Изобретение относится к наземной транспортной технике, а конкретно - к трансмиссиям транспортных и тяговых гусеничных машин с двумя бортовыми коробками передач и бесступенчатым механизмом поворота.

Известна трансмиссия быстроходной гусеничной машины с двумя бортовыми коробками передач и дифференциальным бесступенчатым механизмом поворота с гидрообъемной передачей и двумя одинаковыми суммирующими планетарными механизмами (см. Васильченков В.Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Учебник. Часть первая. Трансмиссия и приводы управления / В.Ф.Васильченков. - Рыбинск: Издание ОАО «РДП». Рязань: ВАИ, 1998. - 560 с. (рис.10.17. с.438)).

Недостатками аналога являются затрудненность входа в поворот из-за необходимости создания в гидрообъемной передаче большого пускового (страгивающего) момента и перегрузка гидрообъемной передачи на переходных режимах входа машины в поворот и выхода из поворота вследствие возникновения динамических (инерционных) нагрузок, вызывающих срабатывание предохранительного клапана гидрообъемной передачи и, в результате, потерю управляемости машиной, то есть неадекватность изменения величины радиуса поворота углу поворота штурвала, особенно при резких поворотах штурвала. Кроме того, недостатком является необходимость использования в механизме поворота гидрообъемной передачи с большой установочной мощностью, в идеале - не меньше, чем номинальная мощность двигателя машины для получения высоких показателей подвижности машины при повороте.

Еще одним недостатком аналога является повышенная опасность потери устойчивости движения машины в повороте, срыв машины в неуправляемый боковой занос, из-за дифференциального способа поворота, не обеспечивающего снижения скорости поступательного движения машины в повороте. Для предотвращения заноса приходится до входа в поворот практически на любом грунте уменьшать подачу топлива в двигатель, подтормаживать машину, переключать трансмиссию на пониженную передачу, что усложняет управление и дополнительно повышает опасность потери устойчивости движения из-за торможения гусениц (движение с юзом) и появления лишних степеней свободы в трансмиссии в процессе переключения передач.

Известна трансмиссия быстроходной гусеничной машины с двумя бортовыми коробками передач и независимым (бортовым) бесступенчатым механизмом поворота с гидрообъемной передачей и двумя одинаковыми суммирующими планетарными механизмами (см. патент РФ на изобретение «Трансмиссия быстроходной гусеничной машины» RU 2307758 C1, B62D 11/18, 24.07.2006 (рег. 10.10.2007. Бюл. №28)).

В этом аналоге существенно снижена необходимая установочная мощность гидрообъемной передачи и изменен способ поворота с дифференциального на независимый, обеспечена возможность в процессе поворота автоматически, без переключения передач, уменьшать скорость движения машины, причем пропорционально уменьшению радиуса поворота. При повороте с радиусом, равным колее машины, обеспечивается снижение скорости машины вдвое, по сравнению с той, что была перед входом в поворот. Это обеспечивает повышение устойчивости машины в повороте, снижает опасность бокового заноса, но только на прочных грунтах (сухая глинистая грунтовая дорога, бетон, асфальт), где имеет место надежное сцепление гусениц машины с грунтом. На скользких и слабосвязных грунтах (раскисшая глинистая грунтовая дорога после сильных дождей, накатанная снежная и обледенелая дорога, свежевыпавший снег, сухой рыхлый песок и т.д.) опасность заноса остается высокой и для совершения поворота требуется проделывать те же манипуляции, что и в предыдущем аналоге, что является недостатком этого аналога.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является трансмиссия с бесступенчатым независимым (бортовым) механизмом поворота и центральной коробкой передач (см. патент РФ на изобретение «Бесступенчатый механизм поворота быстроходной гусеничной машины» RU 2233760 С1, 7 B62D 11/18, 31.03.2003 (рег. 10.08.2004 Бюл. №22)).

В прототипе в дополнительном приводе от мотора гидрообъемной передачи к солнечным зубчатым колесам суммирующих планетарных механизмов установлены две одинаковые зубчатые передачи, ведущие зубчатые колеса которых снабжены двумя соединительными отключаемыми фрикционными муфтами и двумя управляемыми тормозами, а ведомый вал центральной коробки передач посредством двух управляемых многодисковых фрикционных муфт связан с выходными (бортовыми) валами механизма поворота, суммирующие планетарные механизмы выполнены с постоянным и жестким соединением водила одного и эпициклического зубчатого колеса другого механизма.

Это техническое решение устраняет ряд недостатков аналогов, таких как затрудненность входа машины в поворот, облегчает переходные процессы входа машины в поворот, выхода из поворота, резких изменений величины радиуса поворота и даже направления поворота. Самое главное, в прототипе по сравнению с первым аналогом возможно существенное уменьшение необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи без ухудшения показателей подвижности машины в повороте.

Недостатками прототипа являются: необходимость наличия автоматической следящей системы управления производительностью насоса гидрообъемной передачи по отклонению рабочего давления в ее основных гидролиниях при прямолинейном движении машины с переключением передач в центральной коробке передач и достаточно высокий уровень необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи.

Второй недостаток объясняется несовпадением режимов работы гидрообъемной передачи с максимальной производительностью насоса, что имеет место при прямолинейном движении машины на высшей передаче с максимальной скоростью и с максимально допустимым рабочим давлением, что имеет место при повороте машины с минимальным радиусом поворота на низших передачах переднего или заднего хода. Вследствие этого загрузочная, текущая мощность гидрообъемной передачи на любых режимах движения машины будет существенно меньше ее установочной мощности, которая определяется именно при совпадении максимальной производительности насоса и максимально допустимого рабочего давления в гидрообъемной передаче.

Еще одним недостатком прототипа является недостаточная устойчивость и управляемость машины при криволинейном движении по скользким и слабосвязным грунтам из-за недостаточного автоматического снижения скорости движения машины в повороте.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить все отмеченные недостатки прототипа и получить технический результат, заключающийся в повышении маневренных качеств машин при ее поворотах на различных дорогах и вне дорог, при, практически, любом физико-механическом состоянии опорной поверхности с обеспечением устойчивого и управляемого поворота машины на всех типах грунтов, снижении необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи с существенным уменьшением ее массы, занимаемого объема и стоимости, а также повышении надежности и долговечности механизма поворота.

Указанная задача решается тем, что трансмиссия гусеничной машины, содержащая согласующий редуктор (гитару), который одновременно является и редуктором отбора мощности, две одинаковые бортовые коробки передач, например планетарные с фрикционным управлением, гидрообъемную передачу, состоящую из регулируемого насоса, нерегулируемого мотора, два одинаковых суммирующих планетарных механизма, эпициклическое зубчатое колесо каждого из которых связано посредством индивидуальной управляемой фрикционной муфты с ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора и с ведущим валом одной из бортовых коробок передач, а также с водилом суммирующего планетарного механизма, эпициклическое зубчатое колесо которого связано с ведущим валом второй бортовой коробки передач, солнечные зубчатые колеса суммирующих планетарных механизмов посредством дополнительного привода связаны с мотором гидрообъемной передачи, а дополнительный привод выполнен в виде двух зубчатых передач с одинаковым числом внешних цилиндрических зубчатых зацеплений между мотором и каждым из солнечных колес, снабжен двумя соединительными отключаемыми фрикционными муфтами и двумя управляемыми тормозами, а также двумя одинаковыми бортовыми редукторами, в которой, согласно изобретению, между ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора и солнечными зубчатыми колесами двух суммирующих планетарных механизмов установлены две дополнительные управляемые фрикционные муфты, а кинематическая характеристика К суммирующих планетарных механизмов, представляющая собой отношение чисел зубьев эпициклического и солнечного зубчатых колес, определяется из уравнения

где Vρ=∞ - расчетная скорость прямолинейного поступательного движения машины на высшей передаче перед входом машины в поворот, м/с; Vρ=1 - максимальная допустимая по заносу скорость поступательного движения геометрического центра машины при совершении поворота с радиусом, равным колее машины, м/с; ρ=R/B - относительный радиус поворота, равный отношению абсолютного радиуса поворота R, м, замеряемого от центра поворота (неподвижной точки, вокруг которой поворачивает машина) до продольной оси симметрии опорной площадки забегающей гусеницы, к колее машины В, м, замеряемой между продольными осями симметрии опорных площадок двух гусениц машины; g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; µmax - максимальный коэффициент сопротивления повороту гусеничной машины, определяемый, как отношение боковой силы, обеспечивающей поперечное скольжение машины по грунту, к силе тяжести, действующей на машину.

Благодаря наличию двух управляемых фрикционных муфт, установленных между ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора и солнечными зубчатыми колесами суммирующих планетарных механизмов, обеспечивается возможность выполнять повороты машины с малыми радиусами на скользких и слабосвязных грунтах с достаточно высокими скоростями входа машины в поворот без потери устойчивости и управляемости движения. При этом обеспечивается как поворот с использованием бесступенчатой гидрообъемной передачи, так и поворот с отключенной гидрообъемной передачей (резервный вариант на случай выхода гидрообъемной передачи из строя или ее преднамеренном отключении для сбережения рабочего ресурса), что повышает надежность и долговечность механизма поворота.

Кинематическая схема заявляемой трансмиссии гусеничной машины представлена на чертеже.

Трансмиссия гусеничной машины содержит связанный с двигателем 1 согласующий редуктор, состоящий, как минимум, из трех зубчатых колес 2, 3, и 4, последнее из которых является ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора, два одинаковых суммирующих планетарных механизма с солнечными зубчатыми колесами 5 и 6, водилами 7 и 8, эпициклическими зубчатыми колесами 9 и 10 и две управляемые фрикционные муфты 11 и 12. Посредством муфты 11 обеспечивается связь звена 4 с водилом 7 первого и эпициклическим колесом 10 второго суммирующего планетарного механизма, а также с ведущим валом 13 бортовой коробки передач 14, а посредством муфты 12 обеспечивается связь звена 4 с водилом 8 второго суммирующего планетарного механизма и эпициклическим колесом 9 первого, а также с ведущим валом 15 бортовой коробки передач 16. Бортовые коробки передач 14 и 16 через бортовые редукторы 17 и 18 связаны с ведущими колесами 19 и 20 машины. Трансмиссия также содержит регулируемую гидрообъемную передачу с регулируемым насосом 21 и нерегулируемым мотором 22, причем насос 21 связан с зубчатым колесом 3 согласующего редуктора посредством управляемой зубчатой муфты 23, а мотор 22 посредством зубчатой передачи 24 и управляемой зубчатой муфты 25 связан с валом подкрутки 26. Вал подкрутки 26 посредством двух управляемых фрикционных муфт 27 и 28, а также двух одинаковых зубчатых передач 29 и 30 дополнительного привода связан с солнечными зубчатыми колесами 5 и 6, которые через зубчатые передачи 29 и 30 снабжены двумя управляемыми фрикционными тормозами 31 и 32. Ведомое звено 4 согласующего редуктора посредством двух дополнительных управляемых фрикционных муфт 33 и 34 связано с солнечными зубчатыми колесами 5 и 6 суммирующих планетарных механизмов.

Трансмиссия гусеничной машины работает следующим образом.

При запуске двигателя 1 машины электростартером или системой пневмопуска в насосе 21 гидрообъемной передачи устанавливается нулевая производительность, фрикционные муфты 11, 12, 33 и 34, а также тормоза 31 и 32 выключены, в бортовых коробках передач 14 и 16 выключены все управляющие ими фрикционные муфты и тормоза, кроме стояночных (нейтраль), а фрикционные муфты 27 и 28 включены.

После запуска и прогрева двигателя 1 в насосе 21 гидрообъемной передачи устанавливается максимальная производительность, фрикционные муфты 11, 12, 33 и 34 включаются. Прямолинейное движение машины начинают включением одинаковых низших передач переднего или заднего хода синхронно в обеих бортовых коробках передач 14 и 16. По мере разгона машины следует одновременно переключать обе коробки 14 и 16 на следующие, более высокие передачи. При прямолинейном движении машины на любых передачах передним или задним ходом оба суммирующих планетарных механизма сблокированы, т.е. их солнечные колеса 5 и 6, водила 7 и 8, а также эпициклические колеса 9 и 10, а также ведущие валы 13 и 15 бортовых коробок передач 14 и 16 вращаются с абсолютно одинаковыми угловыми скоростями.

В случае выхода из строя гидрообъемной передачи, ее можно отключить одновременным выключением зубчатых муфт 23 и 25 без какого-либо ущерба для характеристик прямолинейного движения машины. Можно отключать и вполне исправную гидрообъемную передачу для сбережения ее рабочего ресурса при движении машины в несложных дорожных условиях.

Переход к криволинейному движению (повороту) машины осуществляют поворотом штурвала в сторону отстающего борта.

Рассмотрим, например, поворот машины при отстающем ведущем колесе 19 и забегающем ведущем колесе 20 при подключенной к трансмиссии посредством зубчатых муфт 23 и 25 гидрообъемной передаче с регулируемым насосом 21 и нерегулируемым мотором 22. Пусть поворот осуществляется на грунте с высокими сцепными свойствами (дороги с асфальтобетонным покрытием, сухие укатанные глинистые грунтовые дороги, сухая задерненная луговина). В этом случае, заблаговременно, до входа машины в поворот, производится одновременное выключение дополнительных фрикционных муфт 33 и 34, а муфты 11 и 12 остаются включенными.

При повороте штурвала и сторону борта с ведущим колесом 19 на угол, превышающий его люфт, одновременно автоматически и полностью выключаются фрикционные муфты 11 и 28, а управление производительностью насоса 21 переключается непосредственно на штурвал, причем производительность насоса уменьшается с увеличением угла поворота штурвала. Угловая скорость вала мотора 22 при этом снижается и через включенную фрикционную муфту 27 и дополнительный привод 29 обеспечивается уменьшение угловой скорости солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта, что, в свою очередь, вызывает уменьшение угловой скорости водила 7, ведущего вала 13 бортовой коробки передач 14 и ведущего колеса 19 отстающего борта, а также угловой скорости эпициклического колеса 10 суммирующего планетарного механизма забегающего борта. Угловая скорость эпициклического колеса 9 суммирующего планетарного механизма отстающего борта, водила 8 суммирующего планетарного механизма забегающего борта, ведущего вала 15 бортовой коробки передач 16 и ведущего колеса 20 забегающего борта остается той же, что и до входа машины в поворот, благодаря включенной фрикционной муфте 12, то есть на забегающем борту машины в повороте сохраняется скорость прямолинейного движения, которая была до входа машины в поворот или, другими словами, поворот осуществляется по бортовому (независимому) принципу.

Для защиты гидрообъемной передачи от динамической перегрузки в переходном процессе входа в поворот можно, при необходимости, дозированно включать тормоз 31, помогающий гидрообъемной передаче замедлить вращение солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта. Проще и надежнее всего это делать с помощью элементарной автоматической системы управления включением тормозов 31 или 32 (в зависимости от направления поворота) по скорости нарастания рабочего давления в гидрообъемной передаче. При повороте машины величину радиуса поворота регулируют изменением производительности насоса 21 гидрообъемной передачи. После входа машины в поворот можно уменьшать радиус поворота, уменьшая производительность насоса 21, вплоть до его нулевой производительности. На этом режиме произойдет остановка вала мотора 22 и связанного с ним посредством включенной фрикционной муфты 27 и зубчатой передачи 29 дополнительного привода солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта. Машина будет поворачивать с промежуточным фиксированным относительным радиусом, величина которого ρф=1+K. Вся мощность, вырабатываемая двигателем 1 машины, будет передаваться к ведущему колесу 20 только через бортовую коробку передач 16 и бортовой редуктор 18 забегающего борта с минимальными потерями при нулевой мощности гидрообъемной передачи, а тормозная мощность с ведущего колеса 19 отстающего борта будет полностью передаваться (рекуперироваться) на ведущее колесо 20 через бортовой редуктор 17, бортовую коробку передач 14, суммирующий планетарный механизм отстающего борта, бортовую коробку передач 16 и бортовой редуктор 18. Энергетически, это наиболее выгодный режим поворота с нулевой мощностной загрузкой гидрообъемной передачи. Для получения радиусов поворота, меньших, чем промежуточный фиксированный ρф, следует, используя гидравлический реверс, начать увеличивать производительность насоса 21, продолжая поворачивать штурвал машины в сторону отстающего борта. Вал мотора 22 начинает вращаться, постепенно разгоняясь, в противоположном, по сравнению с тем, что было до фиксированного радиуса, направлении, обеспечивая через дополнительный привод 29 противовращение солнечного колеса 5 в планетарном механизме отстающего борта, и тем самым продолжая уменьшать угловую скорость водила 7 этого планетарного механизма и, соответственно, угловую скорость ведущего вала 13 бортовой коробки передач 14 и отстающего ведущего колеса 19. В случае динамической перегрузки гидрообъемной передачи в этом диапазоне, следует, воспользовавшись автоматической системой управления, подключить с необходимой пробуксовкой третий управляющий фрикционный элемент помимо двух уже полностью включенных в бортовой коробке передач 14 для недопущения превышения максимально допустимого рабочего давления в гидрообъемной передаче.

При повороте на низших передачах и при достижении определенной, близкой к максимальной или равной ей производительности насоса 21 и угловой скорости мотора 22, а также солнечного колеса 5, скорость вращения водила 7 и ведущего колеса 19 уменьшится до нулевого значения и машина будет поворачивать вокруг остановленного отстающего борта с минимальным относительным радиусом, равным колее машины ρmin=1. Скорость поступательного движения геометрического центра машины при этом автоматически снизится ровно вдвое по сравнению со скоростью машины, которая была до входа в поворот. Таким образом, обеспечивается снижение необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи в составе механизма поворота, как минимум, в два раза, по сравнению с прототипом при прочих равных условиях.

При выводе машины из поворота возвращают штурвал в исходное положение, при этом автоматически включатся фрикционные муфты 11 и 28, уравнивая угловые скорости всех основных звеньев суммирующих планетарных механизмов и защищая при этом гидрообъемную передачу от возможной динамической перегрузки в переходном процессе от поворота к прямолинейному движению. Возврат штурвала в исходное положение также восстанавливает (с обратным промежуточным гидравлическим реверсированием) максимальную производительность насоса 21 до величины, соответствующей прямолинейному движению машины после ее выхода из поворота и тем самым прежнюю скорость прямолинейного движения.

В случае выхода из строя гидрообъемной передачи или ее преднамеренного отключения следует отсоединить ее насос 21 от согласующего редуктора и мотор 22 от дополнительного привода, выключив одновременно две зубчатые муфты 23 и 25.

Подвижность машины в прямолинейном движении при этом сохранится в полном объеме, а поворот машины можно осуществлять или использованием в качестве зубчато-фрикционного механизма поворота бортовых коробок передач 14 и 16, переключая коробку отстающего борта на смежную пониженную передачу, или использовать в качестве резервного двухступенчатого планетарного механизма поворота суммирующие планетарные механизмы и тормоза 31 и 32 для поворотов с радиусами до промежуточного фиксированного (ρф=1+K), а для поворотов с радиусами от промежуточного фиксированного до минимального при движении машины на пониженных передачах использовать включение с дозированной пробуксовкой третьего фрикционного управляющего элемента в бортовой коробке передач отстающего борта (режим с работой остановочного тормоза). Можно также использовать в повороте последовательно оба варианта работы резервных зубчато-фрикционных механизмов поворота, получая при этом по два различных промежуточных фиксированных радиуса поворота на каждой передаче, кроме низших передач переднего и заднего хода.

Резервный независимый (бортовой) механизм поворота, каждый элемент которого выполняет на разных режимах движения машины как с исправной, так и с вышедшей из строя или преднамеренно отключенной гидрообъемной передачей, несколько различных функций, обеспечивает машине вполне удовлетворительные показатели подвижности в прямолинейном движении и в повороте, поэтому может использоваться не только в аварийной ситуации, чтобы экипаж мог самостоятельно, без буксира, добраться до сборного пункта поврежденных машин, но и при движении исправной машины в несложных условиях, например, при совершении марша вне населенных пунктов по дорогам и подготовленным колонным путям, для сбережения ресурса гидрообъемной передачи.

При движении машины по скользким и слабосвязным грунтам, где опасность срыва машины в неуправляемый боковой занос при ее повороте весьма существенно возрастает, в поворот следует входить, предварительно выключив фрикционные муфты 11 и 12, оставляя включенными дополнительные фрикционные муфты 33 и 34.

При повороте штурвала на угол, превышающий его люфт, одновременно полностью выключаются фрикционные муфты 28 и 33, а управление производительностью насоса 21 переключается непосредственно на штурвал, причем производительность насоса уменьшается с увеличением угла поворота штурвала. Угловая скорость вала мотора 22 при этом снижается и через включенную фрикционную муфту 27 и дополнительный привод 29 обеспечивает уменьшение угловой скорости солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта, что, в свою очередь, вызывает уменьшение угловой скорости водила 7, ведущего вала 13 бортовой коробки передач 14 и ведущего колеса 19 отстающего борта, а также угловой скорости эпициклического колеса 10 суммирующего планетарного механизма забегающего борта. Угловая скорость солнечного зубчатого колеса 6 суммирующего планетарного механизма остается неизменной из-за остающейся включенной фрикционной муфты 34, а угловая скорость водила 8 и ведущего вала 15 бортовой коробки передач 16, а также ведущего колеса 20, снижается в меньшей степени, чем угловая скорость водила 7 и ведущего вала 13 бортовой коробки передач 14, а также ведущего колеса 19 отстающего борта. Поворот происходит с одновременным неодинаковым уменьшением скоростей и отстающего, и забегающего бортов машины. Имеет место редукторный (замедленный) поворот, что и требуется при движении машины по скользким и слабосвязным, непрочным грунтам для снижения опасности срыва машины в неуправляемый боковой занос при ее повороте.

Для защиты гидрообъемной передачи от динамической перегрузки в переходном процессе входа в поворот можно, при необходимости, дозированно включать тормоз 31, помогающий гидрообъемной передаче замедлить вращение солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта, как и при ранее рассмотренном независимом (бортовом) повороте на прочных грунтах. Проще и надежнее всего это делать так же с помощью элементарной автоматической системы управления включением тормозов 31 или 32 (в зависимости от направления поворота) по скорости нарастания рабочего давления в гидрообъемной передаче. При повороте машины, величину радиуса поворота регулируют изменением производительности насоса 5 гидрообъемной передачи. После входа машины в поворот можно уменьшать радиус поворота, уменьшая производительность насоса 21, вплоть до его нулевой производительности. На этом режиме произойдет остановка вала мотора 22 и связанного с ним посредством включенной фрикционной муфты 27 и зубчатой передачи 29 дополнительного привода солнечного колеса 5 суммирующего планетарного механизма отстающего борта. Машина будет поворачивать с промежуточным фиксированным относительным радиусом, величина которого ρф=1+K. Вся мощность, вырабатываемая двигателем 1 машины, будет передаваться к ведущему колесу 20 только через бортовую коробку передач 16 и бортовой редуктор 18 забегающего борта с минимальными потерями при нулевой мощности гидрообъемной передачи, а тормозная мощность с ведущего колеса 19 отстающего борта будет полностью передаваться (рекуперироваться) на ведущее колесо 20 через бортовой редуктор 17, бортовую коробку передач 14, суммирующий планетарный механизм отстающего борта, бортовую коробку передач 16 и бортовой редуктор 18. Энергетически, это наиболее выгодный режим поворота с нулевой мощностной загрузкой гидрообъемной передачи. Для получения радиусов поворота, меньших, чем промежуточный фиксированный ρф, следует, используя гидравлический реверс, начать увеличивать производительность насоса 21, продолжая поворачивать штурвал машины в сторону отстающего борта. Вал мотора 22 начинает вращаться, постепенно разгоняясь, в противоположном, по сравнению с тем, что было до фиксированного радиуса, направлении, обеспечивая, через дополнительный привод 29 противовращение солнечного колеса 5 в планетарном механизме отстающего борта, и тем самым продолжая уменьшать угловую скорость водила 7 этого планетарного механизма и, соответственно, угловую скорость отстающего ведущего колеса 19. В случае динамической перегрузки гидрообъемной передачи в этом диапазоне, следует, воспользовавшись автоматической системой управления, подключить с необходимой пробуксовкой третий управляющий фрикционный элемент помимо двух уже полностью включенных в бортовой коробке передач 14 для недопущения превышения максимально допустимого давления в гидрообъемной передаче.

При повороте на низших и даже средних передачах и при достижении определенной, близкой к максимальной или равной ей производительности насоса 21 и угловой скорости мотора 22, а также солнечного колеса 5, скорость вращения водила 7 и ведущего колеса 19 уменьшится до нулевого значения и машина будет поворачивать вокруг остановленного отстающего борта с минимальным радиусом, равным колее машины ρmin=1. При этом прекращается вращение и эпициклического зубчатого колеса 10 при остающейся неизменной угловой скорости солнечного колеса 6. Скорость забегающего борта машины снизится в (1+К) раз по сравнению со скоростью этого борта перед входом машины в поворот, причем следует учитывать, что К>1,0, и, вследствие этого, 1+К>2,0. Таким образом обеспечивается снижение необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи в составе механизма поворота более, чем в два раза, по сравнению с прототипом при прочих равных условиях. Скорость поступательного движения геометрического центра машины при этом автоматически снизится в 2(1+К) раз по сравнению со скоростью машины, которая была до входа в поворот, т.е. скорость поступательного движения геометрического центра машины составит Vρ=1=Vρ=∞/2(1+K). Скорость поступательного движения, которая была у машины до ее входа в поворот, сохранит точка, вынесенная наружу за продольную ось опорной площадки гусеницы забегающего борта на расстояние, равное КВ.

При выводе машины из поворота возвращают штурвал в исходное положение, при этом автоматически включатся фрикционные муфты 28 и 33, уравнивая угловые скорости всех основных звеньев суммирующих планетарных механизмов и защищая при этом гидрообъемную передачу от возможной динамической перегрузки в переходном процессе. Возврат штурвала в исходное положение также восстанавливает (с обратным промежуточным гидравлическим реверсированием) максимальную производительность насоса 21 до величины, соответствующей прямолинейному движению машины после ее выхода из поворота и, тем самым, скорость прямолинейного движения.

В случае выхода из строя гидрообъемной передачи или ее преднамеренного отключения следует отсоединить ее насос 21 от согласующего редуктора и мотор 22 от дополнительного привода, выключив одновременно две зубчатые муфты 23 и 25.

Подвижность машины в прямолинейном движении при этом сохранится в полном объеме, а поворот машины можно осуществлять или использованием бортовых коробок передач 14 и 16, переключая коробку отстающего борта на смежную пониженную передачу, или использовать в качестве резервного редукторного (замедляющего) планетарного механизма поворота суммирующие планетарные механизмы и тормоза 31 и 32 для поворотов с радиусами до промежуточного фиксированного, а для поворотов с радиусами от промежуточного фиксированного до минимального при движении машины на пониженных и средних передачах использовать включение с дозированной пробуксовкой третьего фрикционного управляющего элемента в бортовой коробке передач отстающего борта (режим с работой остановочного тормоза). Можно использовать в повороте последовательно оба варианта работы резервных зубчато-фрикционных механизмов поворота, получая при этом по два различных промежуточных фиксированных радиуса поворота на каждой передаче, кроме низших передач переднего и заднего хода.

Резервный редукторный (замедляющий) механизм поворота, каждый элемент которого выполняет на разных режимах движения машины, как с исправной, так и с вышедшей из строя или преднамеренно отключенной гидрообъемной передачей, несколько различных функций, обеспечивает машине вполне удовлетворительные показатели подвижности в прямолинейном движении и в повороте, поэтому может использоваться не только в аварийной ситуации, чтобы экипаж мог самостоятельно, без буксира, добраться до сборного пункта поврежденных машин, но и при движении исправной машины в несложных условиях, например, при совершении марша вне населенных пунктов по дорогам и подготовленным колонным путям, для сбережения ресурса гидрообъемной передачи.

Предложенная трансмиссия с бортовыми коробками передач может быть использована, в первую очередь, для основных боевых танков, а также самоходных артиллерийских орудий, транспортеров-тягачей, минных тральщиков, ремонтно-эвакуационных, инженерных и других машин, выполненных на базе основных боевых танков с двумя бортовыми коробками передач в трансмиссии, для повышения маневренных качеств машин при ее поворотах на различных дорогах и вне дорог, при, практически, любом физико-механическом состоянии опорной поверхности с обеспечением устойчивого и управляемого поворота машины на всех типах грунтов, для снижения необходимой установочной мощности гидрообъемной передачи с существенным уменьшением ее массы, занимаемого объема и стоимости, а также повышения надежности и долговечности механизма поворота.

Трансмиссия быстроходной гусеничной машины, содержащая согласующий редуктор (гитару), который одновременно является и редуктором отбора мощности, две одинаковые бортовые коробки передач, например планетарные с фрикционным управлением, гидрообъемную передачу, состоящую из регулируемого насоса, нерегулируемого мотора, два одинаковых суммирующих планетарных механизма, эпициклическое зубчатое колесо каждого из которых связано посредством индивидуальной управляемой фрикционной муфты с ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора и с ведущим валом одной из бортовых коробок передач, а также с водилом суммирующего планетарного механизма, эпициклическое зубчатое колесо которого связано с ведущим валом второй бортовой коробки передач, солнечные зубчатые колеса суммирующих планетарных механизмов посредством дополнительного привода связаны с мотором гидрообъемной передачи, а дополнительный привод выполнен в виде двух зубчатых передач с одинаковым числом внешних цилиндрических зубчатых зацеплений между мотором и каждым из солнечных колес и снабжен двумя соединительными отключаемыми фрикционными муфтами и двумя управляемыми тормозами, а также два одинаковых бортовых редуктора, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дополнительными фрикционными муфтами, каждая из которых соединена с ведомым (конечным) звеном согласующего редуктора и с солнечным зубчатым колесом одного из двух суммирующих планетарных механизмов, а кинематическая характеристика К суммирующих планетарных механизмов, представляющая собой отношение чисел зубьев эпициклического и солнечного зубчатых колес, определяется из уравнения ,
где Vρ=∞ - расчетная скорость прямолинейного поступательного движения машины на высшей передаче перед входом машины в поворот, м/с;
Vρ=1 - максимальная допустимая по заносу скорость поступательного движения геометрического центра машины при совершении поворота с радиусом, равным колее машины, м/с;
ρ=R/B - относительный радиус поворота, равный отношению величины абсолютного радиуса поворота R, м, замеряемого от центра поворота (неподвижной точки, вокруг которой поворачивает машина) до продольной оси симметрии опорной площадки забегающей гусеницы, к колее машины В, м, замеряемой между продольными осями симметрии опорных площадок двух гусениц машины;
g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
µmax - максимальный коэффициент сопротивления повороту гусеничной машины, определяемый как отношение боковой силы, обеспечивающей поперечное скольжение машины по грунту, к силе тяжести, действующей на машину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Трактор // 2401759
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных и тяговых гусеничных машин. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для использования в трансмиссиях гусеничных транспортных машин. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к трансмиссии гусеничной машины. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и, в частности, может быть использовано в тракторах, самоходных машинах, тягачах и транспортерах. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системе трансмиссии транспортных средств, преимущественно гусеничных машин. .

Изобретение относится к области гидромашиностроения, более конкретно - к регулируемым гидравлическим передачам объемного типа, устанавливаемым в механизмах поворота трансмиссии гусеничных машин.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве механизма передач и поворота в трансмиссиях, преимущественно гусеничных машин.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к транспортным средствам и способам его управления

Изобретение относится к рулевому управлению и способу поворота трактора

Изобретение относится к трансмиссиям быстроходных гусеничных машин, вездеходных и повышенной проходимости, с центральными коробками передач

Изобретение относится к транспортному машиностроению
Наверх