Ім'я файлу: Гідромеханічні трансмісії.docx
Розширення: docx
Розмір: 439кб.
Дата: 09.06.2021
скачати
Пов'язані файли:
РЕФЕРАТ (2).rtf
Розширення: docx
Розмір: 439кб.
Дата: 09.06.2021
скачати
Пов'язані файли:
РЕФЕРАТ (2).rtf
ц
Гідромеханічні трансмісії
1. Гідромеханічні передачі
1.1.Класифікація гідромеханічних трансмісій
Гідромеханічна трансмісія (ГМТ) – це трансмісія в якій перетворення крутного моменту двигуна, поряд з шестеренними ступеневими передачами використовуються гідродинамічні передачі. Гідромеханічна передача з механічним редуктором виконує роль гідромеханічної коробки передач (ГМКП).
Гідромеханічні трансмісії класифікуються:
За типом гідродинамічної передачі - згідромуфтою, - з гідротрансформатором,
з комплексною гідропередачею.
За способом включення гідродинамічної передачі в кінематичну схемутрансмісії – першої- п’ятої структурних схем.
За структурнми схемами гідромеханічні трансмісії розділяються на групи в залежності від способу організації в них потоків потужності.
Рис. 1. Гідропередача ввімкнена послідовно в однопотокової трансмісії
Рис. 2. Гідропередача ввімкнена послідовно з двопотоковим МПП
3.Гідропередача ввімкнена в основний привод двопотокового МПП
Однопоточна. Вся потужність двигуна послідовно передається крізь вхідний редуктор, гідроагрегат, механізм коробки передач на механізм повороту і бортові передачі.
Двухпоточна. Вся потужність розділяється на два потоки – частина іде на гідроагрегат, частина на паралельно підключену механічну коробку, потім обидва потоки поєднуються, передаються на механізми повороту і бортові передачі.
Друга структурна схема відрізняється від третьої также як і четверта від п’ятої – це роботою додаткового приводу. В парних схемах ГМТ при прямолінійному русі сонячні шестерні в МПП зупинені, а не непарних – обертаються в бік обертання епіциклів.
Порівнюючі розглянуті структурні схеми, перевагу віддають наступним:
1.ГМТ з послідовним включенням гідроагрегату і двохпоточного механізма передач і поворота (схема 3), або однопоточній трансмісії (схема 1).
Переваги:
розширений діапазон;
захист трансмісії від крутильних коливань, виникаючих при роботі ДВЗ;
в двохпоточних механізмах передач і повороту реалізуються необхідні розрахункові радіуси повороту.
2. Перевагами схем з паралельним підключенням гідропередачі в наступному є такі:
деяке підвищення загального ККД трансмісії.
Спроби поєднання однопоточних і двох- поточних схем привели до схеми з внутрішньою автоматичністю, здатних при малих навантаженнях працювати з паралельним включенням
гідропередачі (і автоматично за допомогою автологів переключатися на послідовну схему при зростанні навантаження).
1.2.Гідравлічні агрегати гідромеханічних трансмісій
У якості гідроагрегатів танкових трансмісій можуть використовуватися:
- гідромуфти;
- гідротрансформатори;
- комплексні гідропередачі.
Всі вони відносяться до лопаточних гідравлічних машин, в яких потужність, підведена до ведучого валу і насосного колеса, передається до турбіни за рахунок кінетичної енергії (швидкісного напору) рідини.
Гідромуфтапредставляє собою простішу гідродинамічну передачу, яка складається з двох лопаточних колес: насосного і турбінного. При обертанні насоса рідина, що заповнює коло циркуляції, захоплюється його колесом і під дією відцентрових сил створюються динамічний і статичний напори. Рідина, що витікає з насосного колеса, діє на на лопаті турбіни і приводе її до обертального руху. Чим більша різниця обертів насосу і турбіни, тим більша витрата і циркуляція рідини, більший напор і більший момент може передаватися машиною.
Якщо знехтувати втратами енергії, момент насоса дорівнює моменту турбіни Мн = Мт.
Безумовно, передача енергії гідромуфтою становиться неможливою, коли оберти насоса дорівнюють обертам турбіни, тому що порушується циркуляція рідини.Тому турбінне колесо повинно обертатись з деяким відставанням від насосного ( так називаєме «ковзання») при цьому ККД гідромуфти складає 0,95 - 0,97.
Гідромуфта в трансмісії не виключає наявність КП і не спрощує її конструкцію, але скорочує число переключень передачі, підвищує комфортність руху і надійність роботи двигуна і трансмісії.
В танкових трансмісіях гідромуфти не знайшли використання.
Гідротрасформатор – має три лопатних колеса: насоса, турбіни і нерухомого реактивного апарата. На відміну від гідромуфти гідротрансформатор володіє властивістю автоматичності: момент на колесі турбіни може змінюватись в досить широких межах при зміні її обертів, а режим роботи насосного колеса практично залишається незмінним, так як його оберти і момент змінюються в незначній мірі.
Реактивний апарат забезпечує зовнішню опору момента на корпус, внаслідок цього рівняння роботи машини має вигляд Мт = Мн ± Мр
На всіх режимах момент на турбіні для гідротрансформатора дорівнює сумі моментів насоса і реактивного апарата Мт = Мн + Мр
Якщо умови руху машини легкі і турбіна розвиває більші оберти, то може настати такий момент, коли дія рідини на реактивний апарат здійснюється з другого боку і момент на турбіні дорівнює різниці Мт = Мн - Мр.
Максимальний ККД гідротрансформатора 0,80 – 0,87.
В легких умовах руху вигідніше мати не гідротрансформатор, а гідромуфту так як її ККД вище.
Комплексна гідропередача – конструктивновідрізняється від гідротрансформатора головним чином тим, що колесо реактивного апарату ( зазвичай – два) не кріпиться жорстко в нерухомому корпусі, а встановлюється в ньому на автологу – роликова муфта вільного ходу. Внутрішня обойма автолога не дозволяє обертатись реактивному апарату проти обертання насосного і турбінного колес і не перешкоджає обертатись в бік насосного і турбінного колес.
Реактивні апарати А1 і А2 комплексної гідропередачі розміщуються на автологах (автологи – роликові муфти вільного ходу).
При роботі комплексної гідропередачі в режимі трансформатора ролики автологів «заклиніють» колеса реактивних апаратів на корпус і вони стають нерухомими.
В режимі «розгрузки реактора» автолог звільнює одне колесо, потім друге, і при малих навантаженнях колеса обертаються в потоці рідини вільно, і машина працює як гідромуфта.
В конструкціях використовують також блокуючий фрикціон, при включенні якого відбувається жорстке з’єднання насоса і турбіни.
Гідротрансформатор і комплексна гідропередача оцінюється:
1. Макимальним динамічним (силовим) передаточним числом
Ɣλт –коефіцієнт момента турбінного колеса;
Ɣλт –коефіцієнт момента насосного колеса.
2.По робочому діапазону числа обертів турбіни при допустимому ККД гідропередачі
По максимальному і середньому значенню коефіцієнта корисної дії гідропередачі в робочій зоні:
Критерій автоматичності гідропередачі
Аг =
Де К1- коефіцієнт первинного моменту гідропердачі
Кмак-максимальний коефіцієнт первинного моменту гідропердачі
Гідростатичні трансмісії
Складаються з обємних насосів і гідромоторів.
2.Аналіз конструкцій гідромеханічних трансмісій 1 і 2 структурних схем.
2.1. Конструкція гідромеханічних трансмісій 1 структурних схем.
За першою структурною схемою ГМТ виконана гідромеханічна коробка для автотягачів підвищеної прохідності МАЗ, що випускається у двох варіантів, між собою відрізняються передаточним числом вхідного редуктора. ГМКП на передачу потужності 276 кВт має передаточне число вхідного редуктора uп = 0, 733, а ГМКП на передачу потужності 386 кВт – 0,875. Конструкція і кінематична схема цих ГМКП абсолютно однакові. ГМКП складається з двореакторної комплексної гідропередачі і механічного планетарного редуктора з двома ступенями вільності на три ступіні переднього та одну заднього ходу. Кожний з обох агрегатів збирається у власному картері, а потім ці складальні одиниці стикуються і скріплюються болтами, утворюючи єдиний моноблок.
Для рушання машини з місця водій вмикає передачу, встановлюючи важіль перемикання у відповідне положення. Гідросервопривод забезпечує відкриття каналів підведення масла під тиском до сервомотора одного з фрикційних пристроїв Т1, Т2, Ф3, Тз.х, що вмикає обрану передачу. При мінімальній частоті обертання двигуна момент, переданий гідропередачею, недостатній для рушіння машини з місця. Зі збільшеною подачею палива момент на турбінному колесі гідропередачі швидко збільшується до максимуму, машина плавно рушає з місця на обраній передачі. Під
час руху по дорогах на другій і третій передачі гідропередача може блокуватися фрикціоном Фб з метою підвищення ККД трансмісії.
Даній ГМТ, як і всім ГМТ першої структурної схеми, властиві простота конструкції, позитивні властивості і недоліки, перераховані при загальному аналізі структурних схем ГМТ.
2.2. Конструкція гідромеханічної трансмісії 2 структурних схем.
Друга структурна схема ГМТ реалізована в ГМТХ-1100-3А основного американського танка М1 «Абрамс» (рис. 4). Трансмісія вмикає комплексну гідропередачу 5 з блокувальним фрикціоном 7, проміжний редуктор, що складається з пари циліндричних шестірень 4, МПП і бортових редукторів. Всі агрегати трансмісії виконані в єдиному блоці. Маса сухого трансмісійного блока 1964 кг. Комплексна гідропередача (urm= 1,9) з литими колесами і блокувальним фрикціоном, автоматично керованим по продуктивності турбокомпресора ГТД. Проміжний редуктор узгоджує максимальну частоту обертання різних двигунів з необхідними максимальними швидкостями на передачах.
Механізм передач і повороту першого типу першої групи з вхід-ним редуктором, що складається з пари конічних і трьох циліндрових шестірень 3. Планетарний механічний редуктор 17 із трьома ступенями волі вмикає ведучий 19 і ведений 10 вали, три епіциклічні планетарні ряди з однаковою характеристикою, три гальма Т1, Т2, Т5 і два фрикціони Ф3, Ф4. Шляхом попарного вмикання фрикціонних пристроїв він забезпечує чотири передачі переднього і дві заднього ходу.
Рис. 4. Кінематична схема ГМТ Х-11003А основного американського танка МІ«Абрамс»:
1 – планетарний ряд додаткового привода; 2, 9, 16, 21 – шестерні додаткового привода; 3 – шестерні вхідного редуктора; 4 – пара циліндричних шестерен проміжнього редуктора; 5 – комплексна гідропередача; 6 – двигун; 7 – блоку-вальний фрикціон; 8 – вал додаткового привода; 10 – ведений вал планетарного механічного редуктора; 11 – пара циліндричних шестерен; 12, 22 – підсумовуючі планетарні ряди (ППР); 17 – планетарний механічний редуктор (ПМР); 18 – вал епі-циклів; 19 – ведучий вал ПМР; 20 – гідрооб’ємна передача
Пара циліндричних шестірень 11 з’єднує ведений вал планетарного редуктора з валом 18 епіциклів. Планетарний механічний редуктор 17, пара циліндричних шестірень 11 і вал 18 епіциклів складають основний привід МПП.
Додатковий привід містить у собі гідрооб’ємну передачу (ГОП) 20, епіциклічний планетарний ряд 1, шестірні 2, 9, 16, 21 і вал 8, а механізм повороту – два підсумовуючих планетарних ряди (ППР) 12, 22 і гідро- об’ємну передачу. ГОП складається з гідронасоса регульованої продуктивності і гідромотора постійної продуктивності. Обидві гідромашини радіально-поршневого типу з кульовими поршнями. Їх робочий об’єм 5,75 . 10-4 м3, максимальний тиск 34,2 Мпа. Продуктивність насоса регулюється гідросервоприводом слідкуючої дії. Тиск керування змінюється в межах 4,12 – 13,7 Мпа в залежності від тиску в ГСП. Встановлювальна потужність гідропередачі дорівнює максимальній потужності двигуна. Ці гідромашини в порівнянні зі звичайними аксиально- і радіально-поршневими характеризуються компактністю конструкції з високим рівнем потужності, що передається незначної кількості деталей, що вимагають особливо точної обробки, відсутністю бокового навантаження на поршень, відносно високим значенням відношення ходу поршня до діаметра циліндра, який розширює діапазон роботи з високим ККД.
Під час прямолінійного руху потужність від двигуна через комплексну гідропередачу, проміжний редуктор, вхідний редуктор, планетарний механічний редуктор, пару циліндричних шестірень, вал епіциклів подається на епіцикли 14 підсумовуючих планетарних рядів. Нейтральному положенню приводу керування поворотом відповідає нульова продуктивність гідронасоса ГОП: ротор гідромотора зупинений. Примусово зупиненими виявляються сонячні шестірні підсумовуючих планетарних рядів, МПП працює по першій групі як однопотоковий, прямолінійний рух стійкий.
При повороті на нейтралі потужність двигуна від точки, розгалуження p іде одним потоком через ГОП. Планетарний ряд додаткового приводу розподіляє її нарівно при однакових опорах під гусеницями на сонячні шестірні 15 лівого і правого підсумовуючих планетарних рядів, при цьому вони будуть обертатися в різні сторони, тому що кількість полюсів зачеплення між ними і водилом планетарного ряду додаткового приводу різне (вліво – один, а вправо – два), тому гусениці будуть обертатися в різні сторони, а танк повертатися відносно центра з радіусом, що дорівнює нулю. Плавною зміною кута нахилу штурвала змінюється продуктивність насоса, а отже, і частота обертання вала мотора. Тим самим плавно змінюються швидкість перемотування гусениць і кутова швидкість повороту танка відносно центра. При максимальному куті нахилу штурвала і максимальній частоті обертання вала двигуна кутова швидкість повороту буде максимальною.
При повороті танка на різних передачах у МПП потужність двигуна в точці p розподіляється на два потоки. Основна частина потужності передається по основному приводу на епіцикли підсумовуючих планетарних рядів, інша частина іде через гідропередачу на сонячні шестірні. З боку гусениці, що забігає, напрямок обертання сонячної шестірні збігається з напрямком обертання епіциклічної шестірні, прискорюється обертання водила 13, а значить, і швидкість гусениці. На відстаючій стороні сонячна шестірня підсумовуючого планетарного ряду обертається з такою ж швидкістю, як на забігаючій, але убік, протилежний епіциклу, і швидкість відстаючої гусениці зменшується на стільки ж, на скільки збільшиться швидкість тієї, що забігає. Танк повертається (при постійному положенні штурвала) з постійним розрахунковим радіусом незалежно від подачі палива і навантаження.
Будь-якому положенню штурвала керування поворотом відповідає свій розрахунковий радіус на кожній передачі. Поворот штурвала від нейтралі до максимального кута змінює радіус від нескінченності до мінімального значення, величина якого збільшується зі збільшенням номера передачі.
У цій конструкції розгалуження потоку потужності після гідродинамічної передачі виключає зупинку двигуна при повороті танка (у випадку малої подачі палива) і втрату керованості танка під час руху накатом або непрацюючому двигуні, знижує потужність, яку необхідно для пуску двигуна. Кінематичний спосіб регулювання радіуса повороту разом з реалізацією більш крутих поворотів забезпечує достатню керованість танка на високих швидкостях і на слизькій дорозі, що неможливо під час силового способу регулювання.
2.3.Третя структурна схема ГМТ
Третя структурна схема ГМТ реалізована в ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6А американського основного танка М60А1 Вона спроектована для роботи з дизелем потужністю 550 кВт за частоти обертання 40 с-1. ГМТ містить у собі вхідний редуктор, що складається з пари циліндричних і пари конічних шестірень, двореакторну комплексну гідропередачу , двопотоковий МПП першого типу другої групи. МПП в основному потоці має планетарний механічний редуктор із двома ступенями волі, утворений двома плане тарними рядами. Він забезпечує два ступеня переднього (стрічкове гальмо Тзп вмикає уповільнену передачу; фрикціон Фу вмикає прискорену передачу) і ступінь заднього ходу (стрічкове гальмо Тзх вмикає передачу заднього ходу). Через механічний редуктор потужність передається до епіциклів лівого і правого ППР, тому що вони з’єднані з валом епіциклів. У точці розгалуження бере початок додатковий привід, що складається з простого циліндричного диференціала, чотирьох пар циліндричих шестірень, двох валів. З вимкненими гальмами додатковий привід забезпечує обертання сонячних шестірень ППР убік обертання епіциклів. Потужність, яка підводиться до ППР через основний і додатковий приводи, сумується на водилах і передається через бортові редуктори на ведучі колеса. Прямолінійний рух змінний через наявність двох ступенів свободи в диференціалі додаткового приводу.
Для повороту вліво вмикається гальмо Тл, при цьому сонячна шестерня лівого ППР зупиняється, а правого – починає обертатися в два рази швидше в ту ж сторону, у яку оберталася під час прямолінійного руху. Якщо в планетарному редукторі ввімкнена нейтраль, то потужність двигуна від точки розгалуження p піде одним потоком через вал, що розгалужує, 16, диференціал 6, шестірні валів 8, на сонячну шестірню правого ППР, який буде працювати в роздавальному режимі. Частина потужності піде через водило, бортовий редуктор на ведуче колесо і буде обертати гусеницю убік повороту танка. Інша частина потужності піде через епіцикл правого ряду, вал 7 епіциклів на епіцикл лівого ППР.
Він змушує сателіти обкочуватися по загальмованій сонячній шестірні, захоплюючи за собою водило та обертаючи його убік, протилежний обертанню водила правого борта. Права і ліва гусениці будуть перемотуватися в протилежні сторони. Танк повертатиметься відносно центра з радіусом, що дорівнює нулю. Через те що ППР правого борта залишається механізмом із двома ступенями волі, поворот танка змінний і радіус повороту залежить від опорів під гусеницями.
Якщо в планетарному редукторі ввімкнена уповільнена або прискорена передача, то потужність двигуна при повороті в точки p розподіляється на два потоки. По основному вона йде через вал, що розгалужує, 16, механічний редуктор до епіциклів правого і лівого ППР, а по додатковому – на сонячну шестірню правого борта. Зупинка сонячної шестірні лівого ППР приводить до уповільнення обертання водила. Це сторона, в якій виявлені відставання. Сонячна шестерня правого ППР обертається в 2 рази швидше, прискорюється обертання водила на величину уповільнення водила лівого ППР. Це буде сторона, що забігає. Танк повертається зі стійким радіусом, що відповідає ввімкненому ступеню в механічному редукторі. Зупинні гальма То використовуються тільки для гальмування. Особливість їхньої конструкції полягає в тому, що водило ППР із внутрішніми барабанами 11 і 18 з’єднані через муфти, які забезпечують гасіння крутильних коливань. Це підвищило надійність роботи зупинних гальм і трансмісії в цілому.
2.4.Четверта і п’ята структурні схеми ГМТ
Четверта і п’ята структурні схеми ГМТ мають загальну ознаку – розгалуження потоку потужності до гідропередачі (рис. 6). Розрізняються вони лише роботою додаткового приводу. За четвертою структурною схемою виконані ГМТ основних танків і бойової машини піхоти ФРН.
На рис. 5. зображена кінематична схема ГМТ 4НР-250 німецького танка «Леопард-1».
Рис. 5. Кінематична схема ГМТ HSWL-354/3 німецького
основного танка «Леопард-2»:
1 – комплексна гідропередача; 2 – блокувальний фрикціон; 3 – двигун;
4, 5, 7, 8, 9, 21, 22 – полюса зачеплення; 6 – подвійна гідромуфта; 10, 20 – бортові редуктори; 11, 19 – швидкороз’ємні муфти; 12, 18 – підсумовуючі планетарні ряди;
13 – планетарний механічний редуктор; 14 – вал епіциклів; 15 – гідроуповільнювач; 16 – насосне колесо гідроуповільнювача; 17 – турбінне колесо гідроуповільнювача; 23 – вал додаткового привода; 24 – гідрооб’ємна передача
Під час прямолінійного руху на різних передачах вперед чи назад у додатковому приводі ввімкнені фрикціони Фл, Фп. Потужність від двигуна 7 через вхідний редуктор, гідропередачу, ПКП передається до епіциклів ППР, які зв’язані між собою валом 11. Ведені шестірні двоступінчастого конічного редуктора 15 обертаються вхолосту, тому що Фм і Фб вимкнені. Сонячні шестірні ППР примусово зупинені, тому що ввімкнені Фл і Фп блокують центральний 12 і ведений 18 вали між собою. Ведений вал з’єднаний із сонячною шестірнею лівого ППР через два полюси зачеплення циліндричних шестірень редуктора 22, а центральний – через три. Таким чином, сонячна шестірня лівого ППР обертатися не може, тому що під час обертання її ведений і центральний вали повинні були б обертатися один відносно другого в різні сторони. З центральним валом 12 через шестірні редуктора 10 зв’язана сонячна шестірня правого ППР. Так сонячні шестірні ППР виявляються примусово зупиненими. Епіцикли, що приводяться в обертання через основний привід, змушують сателіти оббігати навколо нерухомих шестірень, захоплюючи за собою водила. Водила через бортові редуктори обертають ведучі колеса, забезпечуючи прямолінійний рух вперед або назад.
Під час повільного повороту, наприклад, вправо на третій передачі, вмикається фрикціон Фп, розблоковується ведений 18 і центральний вали. Ввімкнення фрикціона Фм забезпечує ввімкнення першого ступеня конічного редуктора, при цьому паралельно основному потоку потужності від точки p з’являється другий потік на сонячні шестірні лівого і правого ППР. Він проходить через нижчий ступінь двоступінчастого конічного редуктора Uк.м., фрикціон Фм, муфту 17 вільного ходу (МВХ), що при ведучій ступиці 19 і під час обертання її по ходу годинної стрілки, заклинена, фрикціон Фл, два полюси зачеплення лівого редуктора 22 на сонячну шестерню лівого ППР і обертає її в напрямку обертання епіциклу. Це – сторона, що забігає. Від сонячної шестірні лівого ППР через три полюси зачеплення правого циліндричного редуктора 10 приводиться в обертання сонячна шестірня правого ППР. Через те, що на шляху від лівої до правої сонячної шестірні непарне число полюсів зачеплення, то вона буде обертатися проти обертання епіциклу. Частота обертання водила правого ППР зменшиться на стільки, на скільки збільшиться частота обертання водила лівого ППР. Це буде сторона в якій виявлені відставання. Так здійснюється повільний поворот.
При швидкому повороті вправо додатково включається фрикціон Фб, при цьому фрикціон Фм залишається ввімкненим. Це забезпечується наявністю муфти вільного ходу між ведучим 16 і веденим 18 валами. Частота обертання обойми 21 стає більше частоти обертання ступиці 1 При цьому муфта розблокується, роз’єднуючи ведучий вал з веденим. Додаткове введення МВХ у додатковий привід забезпечило перехід від повільного повороту до швидкого і назад без розривання потоку потужності, тобто без втрати танком керованості. Потужність піде через вищий ступінь двоступінчатого конічного редуктора, ведучий вал 14, фрикціон Фб, ведений вал 18 і далі тим же шляхом до сонячних шестірень ППР. Вони будуть обертатися в тих же напрямках, але швидше.
Таким чином, трансмісія танка «Леопард-1» на кожній передачі забезпечує два розрахункових радіуси. Але обидва радіуси не є фіксованими. Вони залежать від передаточного числа гідропередачі, остан-нє ж залежить від опору руху і змінюється автоматично незалежно від дії механіка-водія.
Конструкцією передбачений стійкий поворот навколо центра танка. Стійкість досягається гальмуванням вала епіциклів шляхом ввімкненя в планетарному механічному редукторі третьої і четвертої передач. При повороті штурвала на невеликий кут, наприклад вправо, вимикається Фп і вмикається Фм – повільний поворот відносно центра. При повороті до упора додатково вмикається Фб – швидкий поворот відносно центра.
За четвертою структурною схемою виконана і ГМТ HSWL – 354/3 німецького основного танка «Леопард-2». Ця трансмісія спроектована для роботи з дизельним двигуном максимальною потужністю 1100 кВт з частою обертання 43,3 с-1 (рис. 10). У ній ГОП 24 і гідромуфти 6 з’єднуються з валом 23 додаткового приводу через полюси зачеплення циліндричних шестірень, багатодискові з тертям сталі по металокераміці у маслі зупинні гальма встановлені на водило ППР у картері блока трансмісії, гідросповільнювач 15 виконаний автономно на валу 14 епіциклів у вигляді гідромуфти з загальмованим турбінним колесом 17, комплексна гідропередача 1 – одноступінчата. В іншому ГМТ HSWL – 354/3 подібна ГМТ HSWL – 194. Робота її не має відмінностей, за винятком роботи гідросповільнювача.
П’ята структурна схема ГМТ, у якій додатковий привід під час прямолінійного руху працює, виконана в ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6 американського танка М60. Вона спроектована для роботи з дизельним двигуном потужністю 550 кВт з частотою обертання 40с-1, є попередницею ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6А танка М60 А1 і відрізняється від неї розташуванням точки розгалуження p (рис. 6) потоку потужності. Точка розгалуження знаходиться до гідропередачі, забезпечує два потоки потужності під час прямолінійного руху, і при повороті.
Конструктивно ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6 розподіляється на ті ж елементи, що і СД-850-6А, тільки комплексна двореакторна гідропередача 18 входить до основного потоку потужності. Вона разом із планетарним механічним редуктором утворює гідромеханічну коробку передач.
Прямолінійний рух з увімкненими гальмами повороту Тл і Тп через наявність двох ступенів волі в гідропередачі основного приводу і у диференціалі 6 додаткового приводу є змінним.
Потужність з вала, що розгалужує, 5 від точки p (рис. 11) передається на вал епіциклів 11, а з нього – на епіцикли 3 і 13 ППР – це основний привід. Паралельно з основним потоком від точки розгалуження p вала, через диференціал 6, подвійні шестірні (із внутрішнім і зовнішнім зачепленням) 7, 8, шестірні 9, 10, вали 4, 12, шестірні 1, 14 існує додатковий поток потужності на сонячні шестірні 2, 15 СПР. Вони обертаються убік обертання епіциклів. Трансмісія працює як МПП другої групи. Ці два потоки потужності підсумовуються на водилах 16, 19 і через бортові редуктори передаються на ведучі колеса.
Наявність потоку потужності через механічний ланцюг додаткового приводу розвантажує гідропередачу і підвищує загальний ККД танка, але при цьому звужує діапазон трансмісії в порівнянні з діапазоном ГМКП. Вмикання в планетарному механічному редукторі передачі заднього ходу гальмом Тзх. змінює напрямок обертання тільки епіциклів ППР, а сонячні шестірні продовжують обертатися в колишньому напрямку. Трансмісія перетворюється в МПП третьої групи, що характеризується наявністю потоку циркулюючої потужності через ГМКП, який її перевантажує.
Режим руху | Тзп | Фу | Тзх | Тл | Тп | То | То |
| Упов. прямол. | + | - | - | - | - | - | - |
| Приск. прямол. | - | + | - | - | - | - | - |
Упов. лів. повор. | + | - | - | + | - | - | - |
| Приск. лів. повор. | - | + | - | + | - | - | - |
Гальмування | - | - | - | - | - | + | + |
Рис. 6. Кінематична схема ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6
американського танка М60:
1, 9, 10, 14 – циліндричні шестерні; 2, 15 – сонячні шестерні СПР; 3, 13 – епіциклічні шестерні СПР; 4, 12 – вали; 5 – розгалужений вал; 6 – диференціал; 7, 8 – подвійні циліндричні шестерні; 11 – вал епіциклів; 16, 19 – водило СПР;
17 – ведучий вал ПКП; 18 – двореакторна комплексна гідропередача
Поворот танка відбувається так само, як і танка з ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6А, але радіуси повороту танка будуть умовно розрахунковими. Вони змінюються через автоматично змінне передатне число гідропередачі відповідно до зміни опору руху танка і зміни подавання палива механіком-водієм.
Трансмісія громіздка, важка і має потребу в спеціальній системі охолодження, має значну «шаруватість» валів, ускладнену конструкцію. Деяке підвищення ККД ГМТ, яке приводить до звуження діапазону трансмісії, автоматичної зміни радіусів повороту мимоволі механіка-водія, а також наявність циркулюючої потужності на передачі заднього ходу роблять таку трансмісію безперспективною.
Аналіз конструкцій гідромеханічних трансмісій 3 і 4 структур них схем.
Третя структурна схема ГМТ реалізована в ГМТ «Крос-Драйв»
СД-850-6А американського основного танка М60А1 (рис. 8). Вона спроекто-вана для роботи з дизелем потужністю 550 кВт за частоти обертання 40 с-1. ГМТ містить у собі вхідний редуктор, що складається з пари 5 циліндричних і пари 4 конічних шестірень, двореакторну комплексну гідропередачу 3, двопотоковий МПП першого типу другої групи.
МПП в основному потоці має планетарний механічний редуктор із двома ступенями волі, утворений двома плане тарними рядами 1 і 13. Він забезпечує два ступеня переднього (стрічкове гальмо Тзп вмикає уповільнену передачу; фрикціон Фу вмикає прискорену передачу) і ступінь заднього ходу (стрічкове гальмо Тзх вмикає передачу заднього ходу). Через механічний редуктор потужність передається до епіциклів лівого і правого ППР, тому що вони з’єднані з валом 7 епіциклів. У точці розгалуження p бере початок додатковий привід, що складається з простого циліндричного диференціала 6, чотирьох пар циліндричих шестірень 9, 14, 15 і 20, двох валів 2 і 8. З вимкненими гальмами Тл і Тп додатковий привід забезпечує обертання сонячних шестірень ППР убік обертання епіциклів. Потужність, яка підводиться до ППР через основний і додатковий приводи, сумується на водилах і передається через бортові редуктори 10 і 19 на ведучі колеса. Прямолінійний рух змінний через наявність двох ступенів свободи в диференціалі додаткового приводу.
Для повороту вліво вмикається гальмо Тл, при цьому сонячна шестерня лівого ППР зупиняється, а правого – починає обертатися в два рази швидше в ту ж сторону, у яку оберталася під час прямолінійного руху. Якщо в планетарному редукторі ввімкнена нейтраль, то потужність двигуна від точки розгалуження p піде одним потоком через вал, що розгалужує, 16, диференціал 6, шестірні валів 8, на сонячну шестірню правого ППР, який буде працювати в роздавальному режимі. Частина потужності піде через водило, бортовий редуктор на ведуче колесо і буде обертати гусеницю убік повороту танка. Інша частина потужності піде через епіцикл правого ряду, вал 7 епіциклів на епіцикл лівого ППР. Він змушує сателіти обкочуватися по загальмованій сонячній шестірні, захоплюючи за собою водило та обертаючи його убік, протилежний обертанню водила правого борта. Права і ліва гусениці будуть перемотуватися в протилежні сторони. Танк повертатиметься відносно центра з радіусом, що дорівнює нулю. Через те що ППР правого борта залишається механізмом із двома ступенями волі, поворот танка змінний і радіус повороту залежить від опорів під гусеницями.
Якщо в планетарному редукторі ввімкнена уповільнена або прискорена передача, то потужність двигуна при повороті в точки p розподіляється на два потоки. По основному вона йде через вал, що розгалужує, 16, механічний редуктор до епіциклів правого і лівого ППР, а по додатковому – на сонячну шестірню правого борта. Зупинка сонячної шестірні лівого ППР приводить до уповільнення обертання водила. Це сторона, в якій виявлені відставання. Сонячна шестерня правого ППР обертається в 2 рази швидше, прискорюється обертання водила на величину уповільнення водила лівого ППР. Це буде сторона, що забігає. Танк повертається зі стійким радіусом, що відповідає ввімкненому ступеню в механічному редукторі. Зупинні гальма То використовуються тільки для гальмування. Особливість їхньої конструкції полягає в тому, що водило ППР із внутрішніми барабанами 11 і 18 з’єднані через муфти, які забезпечують гасіння крутильних коливань. Це підвищило надійність роботи зупинних гальм і трансмісії в цілому.
Четверта і п’ята структурні схеми ГМТ мають загальну ознаку – розгалуження потоку потужності до гідропередачі (рис. 6). Розрізняються вони лише роботою додаткового приводу. За четвертою структурною схемою виконані ГМТ основних танків і бойової машини піхоти ФРН.
На рис. 7. зображена кінематична схема ГМТ 4НР-250 німецького танка «Леопард-1».
Під час прямолінійного руху на різних передачах вперед чи назад у додатковому приводі ввімкнені фрикціони Фл, Фп. Потужність від двигуна 7 через вхідний редуктор, гідропередачу, ПКП передається до епіциклів ППР, які зв’язані між собою валом 11. Ведені шестірні двоступінчастого конічного редуктора 15 обертаються вхолосту, тому що Фм і Фб вимкнені. Сонячні шестірні ППР примусово зупинені, тому що ввімкнені Фл і Фп блокують центральний 12 і ведений 18 вали між собою.
Рис. 7. Кінематична схема ГМТ HSWL-354/3 німецького
основного танка «Леопард-2»:
1 – комплексна гідропередача; 2 – блокувальний фрикціон; 3 – двигун;
4, 5, 7, 8, 9, 21, 22 – полюса зачеплення; 6 – подвійна гідромуфта; 10, 20 – бортові редуктори; 11, 19 – швидкороз’ємні муфти; 12, 18 – підсумовуючі планетарні ряди;
13 – планетарний механічний редуктор; 14 – вал епіциклів; 15 – гідроуповільнювач; 16 – насосне колесо гідроуповільнювача; 17 – турбінне колесо гідроуповільнювача; 23 – вал додаткового привода; 24 – гідрооб’ємна передача
Ведений вал з’єднаний із сонячною шестірнею лівого ППР через два полюси зачеплення циліндричних шестірень редуктора 22, а центральний – через три. Таким чином, сонячна шестірня лівого ППР обертатися не може, тому що під час обертання її ведений і центральний вали повинні були б обертатися один відносно другого в різні сторони. З центральним валом 12 через шестірні редуктора 10 зв’язана сонячна шестірня правого ППР. Так сонячні шестірні ППР виявляються примусово зупиненими. Епіцикли, що приводяться в обертання через основний привід, змушують сателіти оббігати навколо нерухомих шестірень, захоплюючи за собою водила. Водила через бортові редуктори обертають ведучі колеса, забезпечуючи прямолінійний рух вперед або назад.
Під час повільного повороту, наприклад, вправо на третій передачі, вмикається фрикціон Фп, розблоковується ведений 18 і центральний вали. Ввімкнення фрикціона Фм забезпечує ввімкнення першого ступеня конічного редуктора, при цьому паралельно основному потоку потужності від точки p з’являється другий потік на сонячні шестірні лівого і правого ППР. Він проходить через нижчий ступінь двоступінчастого конічного редуктора Uк.м., фрикціон Фм, муфту 17 вільного ходу (МВХ), що при ведучій ступиці 19 і під час обертання її по ходу годинної стрілки, заклинена, фрикціон Фл, два полюси зачеплення лівого редуктора 22 на сонячну шестерню лівого ППР і обертає її в напрямку обертання епіциклу. Це – сторона, що забігає. Від сонячної шестірні лівого ППР через три полюси зачеплення правого циліндричного редуктора 10 приводиться в обертання сонячна шестірня правого ППР. Через те, що на шляху від лівої до правої сонячної шестірні непарне число полюсів зачеплення, то вона буде обертатися проти обертання епіциклу. Частота обертання водила правого ППР зменшиться на стільки, на скільки збільшиться частота обертання водила лівого ППР. Це буде сторона в якій виявлені відставання. Так здійснюється повільний поворот.
При швидкому повороті вправо додатково включається фрикціон Фб, при цьому фрикціон Фм залишається ввімкненим. Це забезпечується наявністю муфти вільного ходу між ведучим 16 і веденим 18 валами. Частота обертання обойми 21 стає більше частоти обертання ступиці 1 При цьому муфта розблокується, роз’єднуючи ведучий вал з веденим. Додаткове введення МВХ у додатковий привід забезпечило перехід від повільного повороту до швидкого і назад без розривання потоку потужності, тобто без втрати танком керованості. Потужність піде через вищий ступінь двоступінчатого конічного редуктора, ведучий вал 14, фрикціон Фб, ведений вал 18 і далі тим же шляхом до сонячних шестірень ППР. Вони будуть обертатися в тих же напрямках, але швидше.
Таким чином, трансмісія танка «Леопард-1» на кожній передачі забезпечує два розрахункових радіуси. Але обидва радіуси не є фіксованими. Вони залежать від передаточного числа гідропередачі, остан-нє ж залежить від опору руху і змінюється автоматично незалежно від дії механіка-водія.
Конструкцією передбачений стійкий поворот навколо центра танка. Стійкість досягається гальмуванням вала епіциклів шляхом ввімкненя в планетарному механічному редукторі третьої і четвертої передач. При повороті штурвала на невеликий кут, наприклад вправо, вимикається Фп і вмикається Фм – повільний поворот відносно центра. При повороті до упора додатково вмикається Фб – швидкий поворот відносно центра.
За четвертою структурною схемою виконана і ГМТ HSWL – 354/3 німецького основного танка «Леопард-2». Ця трансмісія спроектована для роботи з дизельним двигуном максимальною потужністю 1100 кВт з частою обертання 43,3 с-1 (рис. 10). У ній ГОП 24 і гідромуфти 6 з’єднуються з валом 23 додаткового приводу через полюси зачеплення циліндричних шестірень, багатодискові з тертям сталі по металокераміці у маслі зупинні гальма встановлені на водило ППР у картері блока трансмісії, гідросповільнювач 15 виконаний автономно на валу 14 епіциклів у вигляді гідромуфти з загальмованим турбінним колесом 17, комплексна гідропередача 1 – одноступінчата. В іншому ГМТ HSWL – 354/3 подібна ГМТ HSWL – 194. Робота її не має відмінностей, за винятком роботи гідросповільнювача.
П’ята структурна схема ГМТ, у якій додатковий привід під час прямолінійного руху працює, виконана в ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6 американського танка М60. Вона спроектована для роботи з дизельним двигуном потужністю 550 кВт з частотою обертання 40с-1, є попередницею ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6А танка М60 А1 і відрізняється від неї розташуванням точки розгалуження p (рис. 6) потоку потужності. Точка розгалуження знаходиться до гідропередачі, забезпечує два потоки потужності під час прямолінійного руху, і при повороті.
Конструктивно ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6 розподіляється на ті ж елементи, що і СД-850-6А, тільки комплексна двореакторна гідропередача 18 входить до основного потоку потужності. Вона разом із планетарним механічним редуктором утворює гідромеханічну коробку передач.
Прямолінійний рух з увімкненими гальмами повороту Тл і Тп через наявність двох ступенів волі в гідропередачі основного приводу і у диференціалі 6 додаткового приводу є змінним.
Потужність з вала, що розгалужує, 5 від точки p (рис. 11) передається на вал епіциклів 11, а з нього – на епіцикли 3 і 13 ППР – це основний привід. Паралельно з основним потоком від точки розгалуження p вала, через диференціал 6, подвійні шестірні (із внутрішнім і зовнішнім зачепленням) 7, 8, шестірні 9, 10, вали 4, 12, шестірні 1, 14 існує додатковий поток потужності на сонячні шестірні 2, 15 СПР. Вони обертаються убік обертання епіциклів. Трансмісія працює як МПП другої групи. Ці два потоки потужності підсумовуються на водилах 16, 19 і через бортові редуктори передаються на ведучі колеса.
Наявність потоку потужності через механічний ланцюг додаткового приводу розвантажує гідропередачу і підвищує загальний ККД танка, але при цьому звужує діапазон трансмісії в порівнянні з діапазоном ГМКП. Вмикання в планетарному механічному редукторі передачі заднього ходу гальмом Тзх. змінює напрямок обертання тільки епіциклів ППР, а сонячні шестірні продовжують обертатися в колишньому напрямку. Трансмісія перетворюється в МПП третьої групи, що характеризується наявністю потоку циркулюючої потужності через ГМКП, який її перевантажує.
Режим руху | Тзп | Фу | Тзх | Тл | Тп | То | То |
| Упов. прямол. | + | - | - | - | - | - | - |
| Приск. прямол. | - | + | - | - | - | - | - |
Упов. лів. повор. | + | - | - | + | - | - | - |
| Приск. лів. повор. | - | + | - | + | - | - | - |
Гальмування | - | - | - | - | - | + | + |
Рис. 8. Кінематична схема ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6
американського танка М60:
1, 9, 10, 14 – циліндричні шестерні; 2, 15 – сонячні шестерні СПР; 3, 13 – епіциклічні шестерні СПР; 4, 12 – вали; 5 – розгалужений вал; 6 – диференціал; 7, 8 – подвійні циліндричні шестерні; 11 – вал епіциклів; 16, 19 – водило СПР;
17 – ведучий вал ПКП; 18 – двореакторна комплексна гідропередача
Поворот танка відбувається так само, як і танка з ГМТ «Крос-Драйв» СД-850-6А, але радіуси повороту танка будуть умовно розрахунковими. Вони змінюються через автоматично змінне передатне число гідропередачі відповідно до зміни опору руху танка і зміни подавання палива механіком-водієм.
Трансмісія громіздка, важка і має потребу в спеціальній системі охолодження, має значну «шаруватість» валів, ускладнену конструкцію. Деяке підвищення ККД ГМТ, яке приводить до звуження діапазону трансмісії, автоматичної зміни радіусів повороту мимоволі механіка-водія, а також наявність циркулюючої потужності на передачі заднього ходу роблять таку трансмісію безперспективною.