Автоматический редуктор транспортного средства

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к транспортным средствам. Сущность изобретения: автоматический редуктор предназначен для использования на транспортных средствах различных типов и назначений. Отличительная особенность предлагаемого редуктора состоит в рациональном соотношении параметров двух параллельных приводов ( механического и гидравлического ), предусмотренном формулой, приведенной в описании, а также в ряде схемных решений, связанных с рациональным использованием двух параллельных приводов. Эти особенности дают возможность подбора схемы редуктора к различным транспортным средствам. 6 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к машиностроению.

Известны редукторы, содержащие несколько параллельно установленных гидродинамических преобразователей La turbotransmision de Clark-Michigan, Potencia, 1982, N 218, p.20,21). В этом редукторе имеются три гидродинамических трансформатора, которые работают поочередно в зависимости от включенной передачи.

Одновременная работа двух передач или приводов не предусмотрена, что ухудшает надежность редуктора.

Известны редукторы, в которых предусмотрена совместная работа двух параллельных приводов с гидротрансформаторами (Инструкция по ремонту трактора бульдозера Д455А фирмы Komatsu, Япония, с. 13-3; Komatsu, ТД, 11-76(03) 00151).

Однако в этом редукторе передаточные числа зубчатых механизмов обоих приводов одинаковы, что способствует возникновению циркуляции мощности и существенному снижению КПД редуктора.

Задачей изобретения является повышение надежности и КПД автоматического редуктора.

Эта задача решается рациональным соотношением параметров двух параллельных приводов, предусмотренным предложенной формулой и его допустимыми значениями в пределах от 0,4 до 1, а также тем, что замыкающее звено редуктора может быть выполнено в виде его неподвижной опоры, причем функцию этого звена может выполнять грунт. Кроме того, конечная деталь одного из параллельных приводов может являться ведущим колесом одного борта транспортного средства, а другого привода ведущим колесом противоположного борта. Возможен вариант, когда конечными деталями одного привода являются ведущие колеса обоих бортов транспортного средства, и также, когда детали двух приводов связаны между собой дополнительным управляемым механизмом (муфтой или редуктором), а конечные детали приводов связаны с замыкающим звеном с возможностью вращения последнего относительно редуктора.

На фиг. 1 показан редуктор с двумя гидромеханическими приводами, т.е. с двумя гидротрансформаторами; на фиг. 2 редуктор с гидротрансформатором в одном из приводов при отсутствии гидротрансформатора в параллельном приводе (механическом); на фиг. 3 редуктор с неподвижным замыкающим звеном; на фиг. 4 редуктор с использованием грунта в качестве замыкающего звена; на фиг. 5 конечные детали двух приводов являются ведущими колесами противоположных бортов транспортного средства; на фиг. 6 один из приводов связан с одним ведущим мостом обоих бортов, а параллельный привод с другим ведущим мостом; на фиг. 7 редуктор имеет допол- нительный управляемый механизм (муфту), а также две муфты для преселекторного переключения передач; на фиг. 8 показан дополнительный (к фиг. 5) вариант с расположением конечных деталей приводов на противоположных бортах и на разных мостах.

Автоматический редуктор имеет ведущее звено 1, получающее вращение от вала 2 двигателя через муфту 3 сцепления. Звено 1 связано с шестернями 4 и 5 обоих приводов. Шестерня 4 связана с насосным колесом 6 гидродинамического преобразо- вателя (гидротрансформатора) 7. Его турбина 8 соединена с коробкой передач 9, а последняя с шестерней 10, которая является конечной деталью этого привода. Последняя входит в зацепление с замыкающим звеном 11 редуктора. Этот параллельный привод является приводом высшей ступени. Аналогичную структуру имеет привод низшей ступени, включающий в себя кроме шестерни 5 гидротрансформатор 12 с рабочими колесами 13 и 14, коробку 15 передач и конечную деталь 16, которая входит в зацепление с замыкающим звеном 11. Последнее связано с ведомым валом 17 редуктора.

Отличие привода низшей ступени от высшей состоит в том, что передаточное число i_низ зубчатых механизмов привода низшей ступени, равное произведению (i_кп) больше чем передаточное число i_выс. зубчатых механизмов привода высшей ступени, равное (i_кп) где Z числа зубьев соответствующих шестерен; i_кп передаточное число коробки передач привода.

В автоматическом редукторе два параллельных привода соединяют ведущее звено 1 с замыкающим звеном 11. Пусть задано значение кинематического передаточного отношения (i_ГТР)_низ гидротрансформатора 12 привода низшей ступени. Вращение замыкающего звена 11 редуктора зависит, в частности, от радиусов качения R_низ и R_выс конечных деталей 10 и 16, взаимодействующих со звеном 11, а также от величины пробуксовки (проскальзывания) δ_низ и δ_выс этих деталей по звену 11. Для обеспечения работы редуктора с высоким КПД соотношение его параметров целесообразно выразить формулой (i_гтр)_низ (1) причем значение этого соотношения должно быть в пределах от 0,4 до 1. Здесь (i_ГТР)_низ расчетное заданное значение кинематического передаточного отношения гидротрансформатора 12 привода низшей ступени.

При расчетном значении (i_ГТР)_низ должно быть обеспечено преодоление номинальной нагрузки на ведомом валу 17 редуктора при работе обеих коробок передач на одноименной ступени, соответствующей номинальной нагрузке.

В формуле (1) коэффициенты δ_низ и δ_выс определены выражением δ=1 (2) где ω_теор теоретическая угловая скорость замыкающего звена 11 и вала 17 при отсутствии взаимного проскальзывания конечной детали 16 привода низшей ступени и замыкающего звена 11, т.е.

ω_теор= (3) где R_низ и R₁₁ соответственно радиусы качения деталей 16 и 11; ω_g угловая скорость вала 2 (муфта 3 включена и не буксует). Фактическая угловая скорость звена 11 из формулы (2) равна (ω_факт)_низ=(1-δ_низ)ω_{теор.низ}=(1-δ_низ) (4) Аналогично фактическая угловая ско-рость звена 11, получающего вращение через привод высшей ступени, равна (ω_факт)_выс= (1-δ_выс)ω_д (5) где R_выс радиус качения конечной детали 10 по замыкающему звену 11.

Учитывая, что (ω_факт)_низ=(ω_факт)_выс,т.e (1-δ_выс) (1-δ_низ)
получают
(i_гтр)_выс (i_гтр)_низ (6)
Таким образом, формулы (1) и (6) выражают значение кинематического передаточного отношения (I_ГТР)_выс гидродинамического преобразователя 7 привода высшей ступени, у которого передаточное число зубчатых механизмов привода i_выс меньше, чем аналогичное число i_низ в параллельном приводе низшей ступени.

Параметры редуктора и его узлов, в частности , , подобраны так, чтобы при номинальной нагрузке М_с и номинальных коэффициентах δ значения (i_ГТР)_низ и (i_ГТР)_выс были меньше единицы и (i_ГТР)_низ > (i_ГТР)_выс.

На фиг. 2 приведен вариант редуктора, у которого гидротрансформатор 7 имеется только в приводе высшей ступени. Привод низшей ступени содержит коробку 15 передач, но гидротрансформатора не имеет, т.е. является механическим. Как и ранее i_низ > i_выс. Для такого редуктора значение (i_ГТР)_низ в формулах (1) и (6) равно единице.

На фиг. 3 приведена схема редуктора, у которого замыкающее звено 11 выполнено в виде неподвижной опоры редуктора. Конечные детали 10 и 16 приводов связаны с замыкающим звеном 11 с возможностью их перемещения по звену 11. Ведущее звено 1 связано через шестерню 4 с гидромеханическим приводом высшей ступени, содержащим как гидротрансформатор 7, так и коробку 9 передач. Параллельный привод с шестерней 5 и коробкой 15 передач является механическим приводом низшей ступени. Соотношение параметров обоих приводов тут тоже характеризуется формулой (1). Коэффициент проскальзывания δ здесь выражается формулой
δ 1 где v_{теор.выс}=R_выс теоретическая скорость перемещения редуктора по замыкающему звену 11 под действием гидромеханического привода высшей ступени; v_{теор.низ}=R_низ под действием механического привода низшей ступени.

Фактическая скорость обусловлена, как и ранее, коэффициентами проскальзывания δ_выс и δ_низ конечных деталей 10 и 16 по замыкающему звену: V_факт (1-δ)˙ V_теор Из равенства V_{факт.выс} V_{факт.низ} опять находится значение (i_ГТР)_выс, выраженное формулами (1) и (6).

На фиг. 4 приведен вариант редуктора с неподвижным замыкающим звеном, в качестве которого используется грунт 11. С последним взаимодействуют конечные детали 10 и 16 обоих приводов. Здесь, как и в предыдущем варианте, в результате этого взаимодействия редуктор может перемещаться поступательно относительно замыкающего звена. Соотношение его параметров также характеризуется формулами (1) и (6). Здесь, как и на фиг. 1, показана муфта 3 сцепления, которая не является обязательным узлом редуктора. Если, например, коробки 9 и 15 передач управляются с помощью фрикционных элементов, то муфта 3 может отсутствовать. Привод низшей ступени показан механическим.

На фиг. 5 показан редуктор, у которого конечной деталью привода высшей ступени (гидромеханического) является ведущее колесо 10 правого борта транспортного средства, а конечной деталью механического привода ведущее колесо 16 левого борта транспортного средства. Оба конечных элемента контактируют с грунтом, который является здесь замыкающим звеном. Дополнительный к этому вариант показан на фиг. 8, где ведущие колеса 10 и 16 расположены не только на противоположных бортах, но и на разных ведущих мостах. В этом случае два других колеса 21 этих мостов могут быть не подключены к приводам, т.е. будут ведомыми.

На фиг. 6 показан случай, когда приводы (низшей и высшей ступеней) имеют каждый по два конечных элемента: привод высшей ступени правое и левое ведущие колеса 10 заднего моста, а низшей колеса 16 переднего моста.

Схемы на фиг. 5 и 6 относятся к автоматическому редуктору как колесного, так и гусеничного транспортного средства. Применительно к гусеничному средству (фиг.6) возможен вариант, когда два ведущих колеса (10 и 16) одного борта охвачены оба одной гусеницей, а другого борта другой гусеницей. Замыкающим звеном двух конечных деталей одного борта (колес 10 и 16) будет их гусеница (фиг.6).

Таким образом, этот редуктор в отличие от предыдущих вариантов имеет два замыкающих звена или элемента, каждый из которых содержит ряд деталей (например, траков, соединительных пальцев и пр.).

Возможен такой вариант, при котором на каждом борту транспортного средства (фиг. 6) имеются два гусеничных обвода, т.е. каждый обвод приводится одним ведущим колесом. При этом конечными элементами параллельных приводов будут четыре гусеничных обвода (по две на каждый привод), а замыкающим звеном грунт.

На фиг. 7 показано размещение дополнительного управляемого механизма 18, выполненного в виде муфты. Последняя позволяет соединять ведущие валы коробок 9 и 15 передач. Кроме того, на фиг. 7 показаны фрикционные муфты 19 и 20, одна из которых входит в гидромеханический привод, а другая в механический, а главная муфта сцепления упразднена. Муфты 19 и 20 позволяют осуществлять раздельное преселекторное переключение передач в приводах.

Возможны другие варианты схем автоматического двухпоточного редуктора. Выше приведены схемы, у которых имеется лишь одно ведущее звено 1, связанное с валом двигателя. Однако возможно, например, использование двух двигателей, один из которых связан с ведущим звеном одного из приводов, а другой с ведущим звеном другого привода, причем оба привода имеют общее замыкающее звено, функции которого может, в частности, выполнять грунт.

Показанная на фиг. 5 схема может быть развита так, чтобы каждый привод к одному борту имел не одно, а большее количество конечных звеньев, контактирующих с замыкающим звеном. Фиг. 6 может быть развита в направлении подключения к приводу двух или большего числа пар конечных деталей и т.п.

Двухпоточные приводы могут применяться на колесно-гусеничном транспортном средстве. Например, гидропривод с ведущими колесами 10 (фиг.6) может использоваться для подвода мощности к гусеничного движителю машины, а мехпривод для подвода мощности к колесному движителю, т.е. к колесам 16 переднего моста машины.

При использовании формул (1) и (6) применительно к варианту с механическим приводом низшей ступени значение (i_ГТР)_низ должно быть принято равным единице, поскольку вместо гидротрансформатора мощность передается валом этого привода.

Формула изобретения

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕДУКТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий ведущее и замыкающее звенья, связанные между собой параллельными приводами, по меньшей мере один из которых является гидромеханическим приводом высшей ступени, включающим гидротрансформатор, а другие параллельные приводы являются приводами низшей ступени, причем каждый привод имеет ступенчатую коробку передач и по меньшей мене одну конечную деталь, взаимодействующую с замыкающим звеном автоматического редуктора, отличающийся тем, что значение кинематического передаточного отношения (i_гтр)_выс гидротрансформатора привода высшей ступени определяется в нем соотношением параметров параллельных приводов низшей и высшей ступеней в соответствии с формулой


и должно находиться в пределах 0,4 - 1,0,
где (i_гтр)_выс - кинематическое передаточное отношение гидротрансформатора, равное отношению частоты вращения турбинного колеса гидротрансформатора к частоте вращения его насосного колеса;
i_выс - передаточное число зубчатых механизмов параллельного привода высшей ступени;
i_низ - то же, низшей ступени;
R_выс и R_низ - радиусы качения конечных деталей указанных приводов по замыкающему звену редуктора;
δ_выс и δ_низ - коэффициенты буксования конечных деталей обоих приводов по замыкающему звену редуктора;
(i_гтр)_низ - кинематическое передаточное отношение гидротрансформатора привода низшей ступени.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что замыкающее звено выполнено в виде неподвижной опоры редуктора с возможностью перемещения конечных деталей приводов по замыкающему звену.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что замыкающим звеном редуктора является грунт, с которым взаимодействуют конечные детали приводов.

4. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что конечная деталь гидромеханического привода является ведущим колесом одного борта транспортного средства, а конечная деталь другого параллельного привода - ведущим колесом другого борта транспортного средства, причем оба ведущих колеса могут принадлежать как одному, так и разным мостам.

5. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что конечными деталями каждого параллельного привода являются правое и левое ведущие колеса транспортного средства.

6. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что детали двух параллельных приводов, соединяющих ведущее звено с замыкающим, связаны между собой дополнительным управлением механизмом, представляющим собой муфту или редуктор.

7. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что конечные детали приводов связаны с замыкающим звеном с возможностью вращения последнего относительно редуктора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8