ᐉ Схемы трансмиссий колесных и гусеничных машин

В зависимости от способа передачи, изменения и распределения вращающего момента трансмиссии могут быть механическими, гидромеханическими, гидрообъемными и электромеханическими со ступенчатым, бесступенчатым или автоматическим изменением вращающего момента.

На многих изучаемых транспортных машинах используются механические ступенчатые трансмиссии, состоящие только из механических агрегатов.

Рассмотрим механическую трансмиссию трехосной полноприводной колесной машины. От двигателя 1 вращающий момент подводится к сцеплению 2, затем к коробке передач 3 и через промежуточную карданную передачу 4 к раздаточной коробке 5, в которой происходит распределение вращающего момента через карданные передачи 6, 13 и 14 на главные передачи 9, 12 и 16 соответственно заднего, среднего и переднего мостов. Через дифференциалы 15, 11 и 8 и полуоси 17, 7 и 10 соответственно переднего, среднего и заднего мостов вращающий момент подводится к ведущем колесам. Так как передние колеса являются одновременно и управляемыми, для их привода применяются карданные шарниры 18 равных угловых скоростей.

Рис. Схема механической трансмиссии трехосной полноприводной колесной машины

Рис. Схема механической трансмиссии быстроходной гусеничной машины

На рисунке изображена схема механической трансмиссии быстроходной гусеничной машины с передним расположением ведущих колес 6. Она включает в себя главный фрикцион 3, главную передачу, размещенную в одном корпусе с коробкой передач 2, два механизма 1 поворота, две бортовые передачи 7 и карданные передачи 5. Трансмиссия расположена в передней части быстроходной гусеничной машины перед двигателем 4. Такое размещение агрегатов позволяет увеличить размеры грузового отделение (грузовой платформы).

Механические трансмиссии обладают рядом достоинств:

  • высоким КПД, простотой конструкции
  • относительно малыми габаритами и массой
  • надежностью в эксплуатации
  • ремонтопригодностью

Недостатками механических трансмиссий являются сложность и трудоемкость управления, значительный объем технического обслуживания, а также наличие повышенных динамических нагрузок на агрегаты и механизмы. Существующие коробки передач механических трансмиссий позволяют при постоянном вращающем моменте двигателя изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам, не плавно, а ступенчато, что приводит к неполному использованию мощности двигателя, снижает среднюю скорость движения ТС и ухудшает его проходимость.

Ступенчатость изменения вращающего момента — основной недостаток механических трансмиссий. Для обеспечения лучшей приспособляемости ТС к движению в различных условиях желательно иметь в коробке передач возможно большее число ступеней. Однако значительное число ступеней усложняет устройство коробки передач и управление ТС.

Несмотря на ряд недостатков, механические ступенчатые трансмиссии получили широкое распространение на изучаемых ТС.

Из других типов трансмиссий на изучаемых ТС чаще всего применяется гидромеханическая трансмиссия, состоящая из гидродинамического агрегата (обычно это комплексная гидропередача) и механических агрегатов. Гидродинамический агрегат обеспечивает в определенных пределах плавное автоматическое изменение момента, передаваемого на ведущие колеса, и частоты их вращения в зависимости от сопротивления движению. Кроме того, он выполняет функции сцепления (главного фрикциона), поэтому сцепление (главный фрикцион) в гидромеханической трансмиссии отсутствует,

К достоинствам гидромеханической трансмиссии относятся легкость и простота управления, что способствует повышению безопасности движения, снижение динамических нагрузок в трансмиссии, наличие автоматического диапазона регулирования и обеспечение оптимального режима работы двигателя. Недостатками гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД по сравнению с механической трансмиссией, сложность и высокая стоимость агрегатов.

С увеличением грузоподъемности изучаемых ТС применение гидромеханической трансмиссии становится более предпочтительным по сравнению с механической трансмиссией.

В гидрообъемной (гидростатической) трансмиссии используется не гидродинамический (скоростной), а гидростатический напор рабочей жидкости. Гидрообъемная трансмиссия состоит из гидронасоса, связанного с двигателем ТС, одного или нескольких (в зависимости от схемы гидрообъемной трансмиссии) гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами движителя, а также ряда гидравлических и механических элементов, обеспечивающих работу трансмиссии и передачу вращающего момента от двигателя к ведущим колесам движителя ТС. Гидроагрегаты соединены друг с другом трубопроводами и заполнены рабочей жидкостью.

При работе двигателя механическая энергия его вращательного движения преобразуется в гидронасосе в гидростатический напор, под действием которого рабочая жидкость по трубопроводам высокого давления поступает в гидродвигатели. Здесь этот напор преобразуется, в механическую работу вращательного движения, а жидкость по трубопроводам низкого давления возвращается в гидронасос. Для пополнения гидроагрегатов рабочей жидкостью из-за возможной ее утечки через зазоры имеется система подпитки.

Гидрообъемная трансмиссия не получила широкого применения на изучаемых ТС, так как наряду с достоинствами она обладает существенными недостатками.

К достоинствам гидрообъемной трансмиссии следует отнести:

  • возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения в достаточно широком диапазоне, что повышает проходимость ТС, упрощает и облегчает управление им
  • свойство дистанционности, позволяющее устанавливать гидродвигатели на любом расстоянии от гидронасосу, что ооойенно важно для многоосных полноприводных ТС, в том числе автопоездов с активными прицепными звеньями
  • отсутствие ряда механических агрегатов (сцепление, карданная передача и др. )
  • возможность осуществлять торможение ТС

Основными недостатками гидрообъемной трансмиссии являются меньший КПД по сравнению с механической трансмиссией, сравнительно большие габаритные размеры и масса, высокая стоимость, недостаточная износостойкость и малая надежность трубопроводов.

Можно предположить, что по мере совершенствования гидроагрегатов гидрообъемная трансмиссия получит более широкое распространение на ТС большой грузоподъемности, как одиночных, так и составных (в автопоездах).

Указанное предположение в полной мере относится и к электромеханической трансмиссии, которая также пока недостаточно широко применяется на ТС.

В электромеханической трансмиссии механическая энергия двигателя преобразуется в связанном с ним генераторе в электричес кую, которая затем в одном или нескольких тяговых электродвигателях, соединенных с ведущими колесами ТС, снова преобразуется в механическую энергию.

При одном тяговом электродвигателе мощность передается от него к ведущим колесам через механические агрегаты (карданная, главная передачи и др. ). В электромеханической трансмиссии многоприводных ТС механические агрегаты почти полностью отсутствуют. Тяговые электродвигатели соединены с колесами через колесные редукторы, а с генератором — электропроводами. Расположение генератора в обоих случаях зависит от расположения двигателя ТС.

Электромеханическая трансмиссия обладает достоинствами, характерными для гидрообъемной трансмиссии. Кроме того, можно еще отметить повышение долговечности двигателя и трансмиссии вследствие уменьшения динамических нагрузок.

Недостатками электромеханической трансмиссии являются более низкий КПД по сравнению с механической трансмиссией, что ухудшает топливную экономичность двигателя ТС, сравнительно большие размеры и масса, высокая стоимость и необходимость использования дефицитных материалов, чаще всего цветных металлов.

Наиболее целесообразно применение электротрансмиссии на многозвенных большегрузных ТС с активизацией колес всех звеньев, т.е. там, где преимущества других типов трансмиссий не могут быть использованы в полной мере, а их недостатки проявляются в большей степени.

Трансмиссия гусеничного трактора

 

Полезная модель относится к транспортным средствам, в частности, к трансмиссиям гусеничных тракторов. Трансмиссия гусеничного трактора, включает силовой привод, муфту сцепления, раздаточную коробку с гидронасосом, коробку передач, механизм поворота дифференциального типа, выполненный в отдельном корпусе и имеющий два выходных вала, на которых установлены тормоза и которые соединены карданными валами с конечными передачами. Механизм поворота состоит из двух суммирующих планетарных механизмов, ведущие элементы (эпициклические шестерни) которых соединены с выходным валом коробки передач, а ведомые элементы жестко соединены с выходными валами, регулирующие элементы (солнечные шестерни) соединены с возможностью разъединения с гидродвигателем таким образом, что они вращаются в разные стороны. При этом гидродвигатель гидравлически соединен с гидронасосом.

Полезная модель относится к трансмиссии транспортных средств, преимущественно, к гусеничным тракторам.

Известна трансмиссия гусеничной машины, содержащая силовой привод, соединенный с коробкой передач, выходной вал которой соединен с главным валом, на котором установлены коронные шестерни суммирующих планетарных передач, водила которых соединены через конечные передачи с ведущими колесами, а солнечные шестерни соединены друг с другом через паразитную шестерню и связаны с водилом одного из двух планетарных рядов механизма поворота через дополнительную шестерню, коронные шестерни механизма поворота снабжены тормозами, а солнечные шестерни соединены друг с другом и с валом силового привода (а.с. СССР №428973, МКИ В 62 Д 11/10 от 31.03.71 г., «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», №19, 1974 г.

Недостатком известной трансмиссии является ее конструктивная сложность.

Известна также трансмиссия колесного трактора «Беларус» МТЗ-80, содержащая кинематически соединенные силовой привод, раздаточную коробку с гидронасосом, коробку передач, главную передачу с дифференциалом, конечные передачи и тормоза. «Каталог деталей тракторов «Беларусь» МТЗ-100 и др. Минск, «Ураджай», 1988 г. рис.130.

Недостатком этой трансмиссии является невозможность обеспечения бесступенчатого радиуса поворота для гусеничных тракторов и большие энергозатраты на поворот.

В основу предлагаемого технического решения положена задача создания трансмиссии для гусеничного трактора, выполненной на базе основных узлов колесного трактора и обеспечивающей бесступенчатый радиус поворота.

Согласно предлагаемому техническому решению достижение поставленной задачи осуществляется тем, что в трансмиссии, содержащей кинематически соединенные силовой привод, раздаточную коробку с гидронасосом, коробку передач, конечные передачи и тормоза, коробка передач дополнительно содержит дифференциальный механизм поворота, включающий установленные в отдельном закрепленном на коробке передач корпусе два суммирующих планетарных ряда, ведущие элементы (эпициклические шестерни) кинематически соединены с выходным валом коробки передач, а выходные валы ведомых элементов (водила) соединены с конечными передачами соответствующего борта, регулирующие элементы (солнечные шестерни) кинематически соединены с возможностью разъединения с жестко закрепленным на корпусе механизма поворота гидродвигателем гидрообъемной передачи таким образом, что они вращаются в разные стороны, а гидродвигатель гидравлически соединен с гидронасосом раздаточной коробки, при этом тормоза установлены на выходных валах механизма поворота.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются наличие в кинематической схеме трансмиссии механизма поворота, содержащего установленные в отдельном закрепленном на коробке передач корпусе два суммирующих планетарных ряда, ведущие эпициклические шестерни которых соединены с выходным валом коробки передач, а выходные валы ведомых элементов соединены с конечными передачами соответствующего борта, и регулирующие элементы, кинематически соединенные с возможностью разъединения с выходным валом установленного на корпусе механизма поворота гидродвигателя таким образом, что они вращаются в разные стороны, при этом гидродвигатель гидравлически соединен с гидронасосом раздаточной коробки, а тормоза установлены на выходных валах механизма поворота.

Выполнение механизма поворота в отдельном корпусе и размещение его между коробкой передач и конечными передачами позволяет использовать для

трансмиссии гусеничного трактора основные узлы серийного колесного трактора. Конструкция механизма поворота дифференциального типа с использованием гидрообъемного привода для регулирующего элемента позволяет осуществлять бесступенчатый поворот трактора практически с любым радиусом без разрыва потока мощности, что значительно повышает производительность трактора и снижает утомляемость экипажа. Выполнение тормозов на выходных валах механизма поворота позволяет управлять поворотом трактора при буксировке после разъединения гидродвигателя с регулирующими элементами.

На фигуре изображена кинематическая схема трансмиссии гусеничного трактора.

Трансмиссия гусеничного трактора включает двигатель 1, муфту сцепления 2, раздаточную коробку 3 с регулируемым гидронасосом 4, коробку передач 5, механизм поворота 6,тормоза 7, карданные валы 8, конечные передачи 9 и ведущие звездочки 10. Механизм поворота 6 состоит из закрепленного на коробке передач 5 корпуса 11, в котором установлены два дифференциальных планетарных механизма 12. Эпициклические шестерни 13 планетарных рядов соединены шестернями 14 с шестерней 15, установленной на выходном валу коробки передач 5. Водила 16, являющиеся ведомым элементом планетарных рядов, жестко установлены на выходных валах 17 механизма поворота 6. Солнечные шестерни 18, являющиеся регулирующим элементом, соединены между собой шестернями 19 и с шестерней 20, установленной на валу гидрообъемного двигателя 21 с возможностью осевого перемещения. Гидродвигатель 21 соединен гидроприводами 22 и 23 с гидронасососм 4.

При прямолинейном движении трактора поток мощности поступает от двигателя 1 через муфту 2 на раздаточную коробку 3 для привода гидронасоса 4 и на коробку передач 5, из которой — на механизм поворота 6. В механизме поворота поток мощности раздваивается и в равных значениях поступает на эпициклические шестерни 13 правого и левого дифференциальных

планетарных механизмов 12. В гидрообъемной передаче насос 4 не создает давления и гидродвигатель 21 застопорен, а вместе с ним застопорены солнечные шестерни 18 планетарных механизмов.

Следовательно, выходные валы 17 и ведущие звездочки 10 вращаются с одинаковой скоростью.

Для изменения направления движения трактора поворотом рулевого колеса включается подача рабочей жидкости от гидронасоса 4 к гидродвигателю 21 по гидропроводу 22. При этом мощность от двигателя на механизм поворота передается двумя потоками: один через коробку передач на эпициклы 13 планетарных механизмов, а второй — через гидрообъемную передачу от гидродвигателя 21 через шестерни 20 и 19 на солнечные шестерни 18. Учитывая, что солнечные шестерни 18 вращаются в разные стороны, в одном из планетарных механизмов происходит суммирование скоростей вращения эпицикла и солнечной шестерни на водиле, а во втором — вычитание скоростей на ту же величину. Вследствие этого скорость вращения одного из выходных валов 17 и связанной с ним ведущей звездочки 10 увеличивается, а скорость другой уменьшается на ту же величину. Чем больше поворот рулевого колеса, тем больше рабочей жидкости поступает из насоса в гидродвигатель и тем больше разность в скоростях вращения ведущих звездочек. При этом средняя скорость движения трактора не уменьшается и не происходит разрыва потока передаваемой мощности, что очень важно для трактора.

При повороте рулевого колеса в другую сторону рабочая жидкость подается от насоса по гидроприводу 23 и гидродвигатель вращается в противоположную сторону, обеспечивая необходимое изменение направления движения трактора.

При буксировке трактора шестерня 20 выводится из зацепления с шестернями 19, а поворот трактора осуществляется торможением одного из выходных валов 17.

Трансмиссия гусеничного трактора, содержащая кинематически соединенные силовой привод, раздаточную коробку с гидронасосом, коробку передач, конечные передачи и тормоза, отличающаяся тем, что коробка передач дополнительно снабжена дифференциальным механизмом поворота, включающим установленные в отдельном закрепленном на коробке передач корпусе два суммирующих планетарных ряда, ведущие элементы которых кинематически соединены с выходным валом коробки передач, а выходные валы ведомых элементов соединены с конечными передачами соответствующего борта, и регулирующие элементы, кинематически соединенные с возможностью разъединения с жестко закрепленным на корпусе механизма поворота гидродвигателем гидрообъемной передачи таким образом, что они вращаются в разные стороны, при этом гидродвигатель гидравлически соединен с гидронасосом раздаточной коробки, а тормоза установлены на выходных валах механизма поворота.

Технология рулевого управления и трансмиссии гусеничных машин

Описание курса

Этот краткий курс представляет собой отличное введение в инженерные науки и технологии, связанные с проектированием систем рулевого управления и ходовой части современных военных гусеничных машин.

Эксперт-инструктор

Марк имеет более чем 25-летний опыт работы над сложными проектами в качестве старшего профессионального инженера и менеджера проектов.

На протяжении многих лет он работал над многими крупными программами приобретения крупных оборонных капиталовложений в США, Австралии, на Ближнем Востоке и в Европе. В последние годы он сосредоточился на развитии ведущего на рынке технологического института и разработал широкий спектр нишевых образовательных и учебных курсов, специализирующихся на системной инженерии и военных транспортных средствах. Марк имеет диплом с отличием в области машиностроения и степень магистра наук (оборонные технологии).

Марк Эгглер

Инструктор-эксперт

Программа курса

  • 01