книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

Для включения заднего хода фрикцион Ф-ЗХ тормозит эпици­ клическую шестерню 1. Под нагрузкой работают шестерни обоих планетарных рядов. Ведущим элементом является шестерня 4. Во­ дило вращается в сторону, обратную вращению ведущего вала. Пе­ редаточное число в этом положении равно 1,6 .

Нейтральное положение в планетарной коробке обеспечивается при выключении всех фрикционов.

4. ОЦЕНКА БЕССТУПЕНЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Бесступенчатые передачи иа специальных машинах высокой проходимости и грузовиках в настоящее время применяются срав­ нительно редко. Однако бесступенчатые передачи имеют ряд прин­ ципиальных достоинств, которые заставляют рассматривать эти передачи как перспективные для соответствующих типов специаль­ ных колесных машин.

На рис. 82 приведены сравнительные характеристики, построен­ ные для ступенчатой (82, а) и бесступенчатой передач (82, б), поз­ воляющие оценить некоторые общие преимущества бесступенчатой передачи. Бесступенчатая передача обеспечивает возможность ра­ боты двигателя в широком диапазоне изменения скоростей движе­ ния ( Vx — Va mai) на постоянном режиме двигателя (по степе­ ни открытия дросселя и оборотам), что позволяет реализовать для движения большие мощности при одновременно более экономичной работе двигателя. В результате динамические качества и проходи­ мость машины улучшаются. Этому способствует также плавное на­ растание тяги на ведущих колесах и отсутствие разрывов потока мощности к ведущим колесам, имеющихся при переключениях в ступенчатых коробках передач. Заштрихованные площадки на рис. 82, а показывают разницу в удельной тяге (динамическом фак­ торе) между ступенчатой и бесступенчатой передачами.

Рассмотрим, как должны изменяться тяга на колесах и переда­ точное число трансмиссии в зависимости от скорости движения, ес­ ли двигатель будет работать на постоянном режиме по мощности и

170

Рис. 82. Сравнительные характеристики ступенчатых и бесступенчатых передач:

а — ступенчатые передачи; б — бесступенчатые передачи

Таким образом, и передаточное число трансмиссии при постоян­ ном режиме двигателя должно изменяться по гиперболическому за ­ кону. Это отражено на графике рис. 82, б.

Автоматизация бесступенчатого изменения передаточного числа передачи в зависимости от условий движения машины способствует дальнейшему улучшению динамики машины и повышает безопас­ ность движения, поскольку водитель меньше отвлекается на управ­ ление трансмиссией.

К общим недостаткам бесступенчатых передач относятся боль­ шие веса и габариты, чем у ступенчатых передач; меньшая надеж­ ность передач при большей сложности, часто недостаточно высокий к. п. д. в широком диапазоне режимов работы.

Бесступенчатые передачи могут заменять только коробку пере­ дач (или сцепление и коробку передач) обычной механической трансмиссии или составлять основную часть трансмиссии. В первом случае обычно применяют термин «бесступенчатая коробка пере­ дач», а во втором — «бесступенчатая (гидравлическая, электри­ ческая) трансмиссия».

Механические бесступенчатые передачи

Механические бесступенчатые передачи бывают непрерывными

и импульсными.

На рис. 83 приведены некоторые типичные схемы непрерывных фрикционных передач. Передачи, изображенные на рис. 83, а и б, наиболее простые; в них ведущий элемент непосредственно сопри­ касается с ведомым. Передачи, приведенные на рис. 83, в и г, имеют промежуточные элементы, причем в схеме г использована гибкая промежуточная связь. По этой последней схеме выполнена переда­ ча легкового серийного автомобиля голландской фирмы DAF; пе­ редача («Вариоматик») позволяет изменять передаточные числа трансмиссии в пределах 4,4—20.

Для обеспечения нормальной работы фрикционной передачи контактирующие элементы должны быть прижаты друг к другу. В выполненных конструкциях контактирующие элементы обычно прижимаются автоматически в зависимости от передаваемого мо­ мента.

Используемые в общем машиностроении фрикционные переда­ чи со стальными элементами работают с невысокими напряжения­ ми в контакте (5000—6000 кг/см2 по Герцу). Подобные передачи не могут найти применения в системах трансмиссии боевых колесных машин.

Малогабаритная и мощная передача может быть создана дву­ мя путями. Первый заключается в допущении высоких контактных напряжений (до 25000 кг!см2 по Герцу), второй — в увеличении ко­ личества пар трения при низком удельном давлении в контакте. Однако сроки службы бесступенчатой передачи с большим удель­ ным давлением в контакте значительно меньше 2000—3000 ч, тре­ буемых для машин. Второй путь кажется более перспективным.

172

В этом отношении большой интерес представляют многодиско­ вые передачи с полужидкостным или жидкостным трением. Опыт­ ные образцы таких передач испытывались на ряде автомобилей в

м

а> 3 Г

Рис. 83. Схемы бесступенчатых непрерывных передач

Англии и ФРГ. Передача составлена из большого количества кони­ ческих дисков (рис. 84), к контактным поверхностям которых по­ дается масло.

В рабочей зоне дисков в результате повышенных давлений про­ исходит кратковременное местное повышение вязкости масла, что способствует передаче больших усилий. Работа передачи происхо­ дит при постоянном относительном проскальзывании дисков; с ро­ стом нагрузки скольжение увеличивается; поэтому с увеличением передаточного числа к. п. д. передачи падает. К недостаткам этой передачи относятся технологические трудности по точному изготов­ лению дисков для равномерного распределения нагрузок и малый (около 4) диапазон изменения передаточных чисел.

Импульсная бесступенчатая передача включает импульсатор, выпрямитель (автолог) и регулятор; передача усилий через им-

173

Рис. 84. Многодисковая фрикционная бесступенчатая передача

■ 174

пульсатор и выпрямитель происходит периодически, импульсами в пределах определенного угла поворота ведущего вала, затем совер­ шается свободный (обратный) ход. Однако импульсные передачи широкого распространения не получили вследствие сложности кон­ струкции, а также недостаточной надежности в работе.

Гидравлические передачи

Г и д р о м е х а н и ч е с к и е к о р о б к и п е р е д а ч

Из бесступенчатых передач различных типов наибольшее рас­ пространение получили передачи, состоящие из гидродинамическо­ го бесступенчатого преобразователя крутящего момента (гидро­ трансформатора) и механической ступенчатой коробки передач.

Гидротрансформаторы без дополнительных механических коро­ бок в настоящее время на машинах не применяются, что объясняет­ ся принципиальными свойствами гидротрансформаторов.

Особенностью простейшего одноступенчатого гидротрансформа­ тора является сравнительно узкая зона режимов работы трансфор­ матора с высоким к. п. д. и малое значение коэффициента транс­ формации. Стремление повысить к. п. д. и увеличить коэффициент трансформации приводит к усложнению гидротрансформатора. Наиболее распространенным способом расширения зоны работы гидротрансформатора с высоким к. п..д. является перевод его на режим гидромуфты; иногда для перехода на режим гидромуфты применяют два реактора. Особенностью данного типа передачи яв­ ляется не только расширение зоны высокого к. п. д, но и некоторое увеличение коэффициента трансформации. Однако даже многосту­ пенчатые трансформаторы не решают задачи изменения тяговых усилий в широком диапазоне. Поэтому гидротрансформаторы в со­ временных автомобильных трансмиссиях обычно устанавливаются последовательно с механической коробкой передач, которая состав­ ляет с трансформатором единый силовой агрегат. При этом гидро­ трансформатор работает либо только на низшей передаче, обеспе­ чивая плавный разгон машины, либо на всех передачах.

Положительным свойством гидромеханической передачи яв­ ляется упрощение и облегчение управления автомобилем, на кото­ ром она установлена. Кроме облегчения управления, гидромехани­ ческие коробки обеспечивают плавное трогание машины с места и плавный разгон. Плавное изменение силы тяги на ведущих колесах при трогании и при движении с весьма малой скоростью способ­ ствует улучшению проходимости машин по мягким грунтам. Гидро­ трансформатор уменьшает ударные нагрузки и поэтому способст­ вует уменьшению взносов двигателя и трансмиссии.

Важной положительной особенностью гидротрансформатора является демпфирование крутильных колебаний в трансмиссии, в результате чего общая надежность работы трансмиссии увеличи­ вается.

175

Основными недостатками существующих гидромеханических ко­ робок является их высокая стоимость, необходимость применения в трансформаторе высококачественного масла и некоторое ухудшение топливо-экономических и тяговых показателей машины вследствие потерь в передаче.

Областью применения гидромеханических коробок надо считать такие машины, где экономичность работы не является первостепен­ ным показателем, а на первом месте — обеспечение облегчения уп­ равления и повышения проходимости. Для военных колесных ма­ шин их рационально использовать на тяжелых машинах высокой проходимости, тягачах, на тяжелых бронированных колесных ма­ шинах при наличии двигателей, обеспечивающих достаточные удельные мощности.

На рис. 81 была показана гидромеханическая коробка передач специального четырехосного автомобиля высокой проходимости МАЗ-537. Гидротрансформатор в этой коробке одноступенчатый, с переходом на режим гидромуфты и с блокировкой турбинного и насосного колес для прямой передачи момента от вала двигателя на ведущий вал коробки передач.

Режим трансформации момента используется при трогании с места, разгоне, при движении по тяжелым дорогам, движении с прицепом, при преодолении препятствий.

Режим гидромуфты устанавливается автоматически, когда по условиям движения не требуется увеличения крутящего момента на валу турбины.

Блокировка трансформатора осуществляется водителем при движении в хороших дорожных условиях. Этот прием позволяет по­ высить экономичность работы гидромеханической коробки.

Гидрообъемная передача представляет собой сочетание гидро­ насоса, приводимого от двигателя, и одного или нескольких гидро­

моторов.

Принципиальная схема гидравлической передачи приведена на рис. 85. Насос I связан с двигателем; гидромотор 5 в зависимости от схемы трансмиссии может соединяться с ведущими колесами либо через другие механизмы силовой передачи, либо непосредст­ венно. В последнем случае число гидромоторов соответствует чис­ лу ведущих колес.

Гидронасос создает гидростатический напор рабочей жидкости

иподает ее по трубопроводу 6 к гидромотору 5, который реализует напор жидкости в крутящий момент на валу мотора. В систему включается насос подпитки 8, подающий жидкость через фильтр 7

иклапаны 3 и магистраль низкого давления 4. Для ограничения максимального давления в контуре циркуляции предусматривается редукционный клапан 2.

Внастоящее время считают предельным давлением в системе величину порядка 200 кг/см2. Основными факторами, лимитирующи­ ми давление, являются недостаточная надежность уплотнений, со­ единительного трубопровода и гибких шлангов.

176

В гидропередачах повышенной мощности и при относительно высоких давлениях получили применение главным образом акси­ альные поршневые насосы. Они допускают кратковременную пере­ грузку и имеют сравнительно высокий к. п. д.

Рис. 85. Принципиальная схема гидрообъемной передачи

Регулирование числа оборотов ведущих колес и подводимого крутящего момента при постоянном режиме работы двигателя наи­ более удобно осуществлять регулированием изменения производи­ тельности насосав

Гидрообъемная передача имеет большие компоновочные пре­ имущества по сравнению с механической трансмиссией. Эти пре­ имущества связаны с меньшими габаритами элементов передачи и возможностью широкого варьирования размещения гидромоторов по отношению к гидронасосу. Указанные преимущества определили рациональную область применения передач. В частности, гидрообъ­ емные передачи целесообразно использовать на сочлененных маши­ нах, для активизации колес прицепов (полуприцепов), на некото­ рых типах многоприводных машин, снабженных дополнительным оборудованием. Например, на одном американском автомобилеамфибии, предназначенном для эксплуатации в тяжелых условиях, применена гидрообъемная передача для привода на ведущие коле­ са, для привода гребного винта, лебедки, усилителя руля и навес­ ного специального оборудования.

Положительной особенностью гидрообъемной передачи являет­ ся возможность легкого реверсирования направления вращения колес.

К общим недостаткам гидрообъемпой передачи следует отнести: более низкий к. п. д. передач, высокую стоимость и большой вес но сравнению с механическими передачами.