Анализ пкп (Раздаточные материалы), страница 2

с.120−174) приведены 284 кинематические схемы ПКП для самоходных машин, созданные в различных странах напротяжении ХХ века [1−10, 13−18, 22, 26−44, 46−50, 53, 58−67].Следует предупредить, что предлагаемое учебное пособие может быть достаточно эффективно использовано студентами только при регулярном посещениилекционных, практических и лабораторных занятий, так как пособие, в силу очевидных причин, не может претендовать на исчерпывающую полноту и подробностьизлагаемого материала. Самостоятельное изучение теории анализа ПКП возможнотолько при внимательной и подробной проработке литературных источников [5−8,10, 16, 17, 19, 23, 26, 30, 35, 36, 38, 41, 62], приведенных в библиографическом списке.51. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯПланетарными коробками передач (ПКП) называют многоскоростные (с числом передач две и более) коробки передач, составленные из планетарных механизмов (ПМ).Планетарные механизмы (ПМ) – это зубчато-рычажные механизмы, в которых, в отличие от простых зубчатых механизмов, оси некоторых зубчатых колесподвижны, вследствие чего эти зубчатые колеса при работе механизма совершаютсложное движение, состоящее из двух простых вращательных движений – относительного и переносного.Простейший, так называемый элементарный ПМ, состоит из трех основных инескольких одинаковых вспомогательных (пассивных) звеньев.Основными звеньями элементарного ПМ, имеющими общую ось вращения,совпадающую с осью самого ПМ, являются два центральных зубчатых колеса и водило.Центральное зубчатое колесо с внешними зубьями называют солнечным колесом или солнцем, центральное зубчатое колесо с внутренними зубьями называютэпициклическим колесом или эпициклом (син.: коронная шестерня, корона или венечная шестерня, венец).В элементарном ПМ в качестве центральных зубчатых колес могут быть применены солнце и эпицикл, два солнца, либо два эпицикла.Водило ПМ (син.: сателлитоноситель) несет на себе установленные на подшипниковых опорах вспомогательные (пассивные) звенья – сателлиты, представляющие собой зубчатые колеса (или группы колес) с внешними зубьями.

Оси сателлитов не совпадают с осью ПМ и основных его звеньев. Сателлиты находятся водновременном и постоянном зацеплении с обоими центральными зубчатыми колесами ПМ. Количество сателлитов (групп парных сателлитов) в ПМ обычно составляет от двух до шести, чаще всего, три-четыре.

В различных элементарных ПМприменяются сателлиты одновенцовые (простые зубчатые колеса), двухвенцовые(два соосных зубчатых колеса с общей ступицей) и парные (два простых зубчатыхколеса, зацепленные друг с другом). В ПМ используются только сателлиты с внешними зубьями.Если в ПМ имеется в наличии более, чем три основных звена, то такой ПМназывают сложным.В сложных ПМ основными звеньями являются три, или более, центральныхзубчатых колеса и одно водило. Сателлиты сложных ПМ – многовенцовые (как минимум, двухвенцовые) и парные, реже строенные.

Сложных ПМ с одновенцовымисателлитами не бывает.В составе сложных ПМ всегда можно выделить несколько элементарныхтрехзвенных ПМ, каждый из которых включает в себя два центральных зубчатыхколеса и водило. Водило сложного ПМ входит в состав всех элементарных ПМ, составляющих сложный ПМ. Каждое центральное зубчатое колесо входит в составнескольких элементарных ПМ, как минимум – двух.Различают плоские и пространственные ПМ.

В плоских ПМ основные звеньяи сателлиты совершают вращательное движение в одной или в нескольких парал-6лельных плоскостях. Все прочие ПМ – пространственные. Примером пространственного элементарного ПМ может служить конический симметричный дифференциал, применяющийся в приводе ведущих колес многих автомобилей.Каждый элементарный, а также сложный ПМ, имеет две степени свободы, чтоследует из уравнения, предложенного П.Л. Чебышевым для плоских механизмов:W = 3n – 2p5 – p4,где W – число степеней свободы механизма;n – число подвижных (вращающихся) звеньев;p5 – число кинематических пар 5-го класса (подшипниковых опор основныхзвеньев и сателлитов);p4 – число кинематических пар 4-го класса (зубчатых зацеплений).Элементарный ПМ, например, с одновенцовым сателлитом, содержит четыреподвижных звена: три основных – солнечное колесо, водило, эпициклическое колесо и сателлит, четыре подшипниковые опоры: три опоры основных звеньев в корпусе механизма и одну опору сателлита на водиле, а также два зубчатых зацепления:солнце-сателлит и сателлит-эпицикл.

Следовательно,W = 3·4 – 2·4 – 2 = 2.При определении числа степеней свободы учитывался только один сателлит,хотя на самом деле в ПМ устанавливают несколько сателлитов. Реальное число сателлитов с их подшипниковыми опорами и зубчатыми зацеплениями учитывать ненужно, так как угловые скорости сателлитов в одном ПМ, относительные и абсолютные, совершенно одинаковы. Кроме того, число кинематических пар 5-го классавсегда принимается равным числу подвижных звеньев, несмотря на то, что во многих ПКП некоторые основные звенья ПМ выполняются плавающими (безопорными, самоустанавливающимися), фактически, не снабженными подшипниковымиопорами, что способствует выравниванию силовой нагрузки сателлитов ПМ.Наличие двух степеней свободы означает, что для передачи мощности черезПМ при одном ведущем и одном ведомом основном звене третьему основному звену необходимо задать определенную угловую скорость.

В этом случае лишняя степень свободы будет снята. Функцию задания необходимой угловой скорости третьему основному звену ПМ выполняют управляющие элементы ПКП – фрикционы(Ф) и тормоза (Т).Фрикционы (Ф) – это управляемые, чаще всего, многодисковые фрикционные муфты, которые могут соединять друг с другом два вращающихся основныхзвена ПМ, обеспечивая этим звеньям одинаковую, обычно ненулевую угловую скорость.Тормоза (Т) – это управляемые фрикционные тормозные устройства (многодисковые, ленточные, колодочные), которые могут соединять вращающиеся основные звенья ПМ с корпусом передачи, обеспечивая этим основным звеньям нулевуюугловую скорость.Фрикционы (Ф) и тормоза (Т) по принципу своего действия являются идеальными синхронизаторами, при включении они сначала уравнивают угловые ско-7рости соединяемых звеньев (двух вращающихся звеньев – фрикцион и вращающегося звена с неподвижным корпусом – тормоз), а затем надежно соединяют ихпосредством сил трения.

Они также являются предохранительными (сдающими)элементами ПКП, так как при резких, ударных динамических перегрузках трансмиссии способны пробуксовывать, переводя динамические перегрузки в работу силтрения с выделением тепла и защищая, тем самым, элементы конструкции агрегатовтрансмиссии от возможного внезапного механического разрушения.

Фрикционныеуправляющие элементы ПКП способны, по принципу своей работы, выполнятьфункции главной муфты сцепления (главного фрикциона), поэтому в механическихтрансмиссиях многих машин с ПКП главная муфта сцепления в виде отдельноготрансмиссионного механизма вообще не применяется.Конструктивное исполнение фрикционов и тормозов, особенно многодисковых, может быть совершенно одинаковым или, по крайней мере, унифицированным, несмотря на существенное различие функционального назначения фрикционов и тормозов.Иногда в качестве фрикционов (Ф) и тормозов (Т), а чаще, совместно с ними,используют автоматически срабатывающие, включающиеся (заклинивающиеся) ивыключающиеся (расклинивающиеся) механизмы свободного хода (М), называемые также обгонными муфтами или автологами (autolock, англ.

– автоматическийзамок). Механизмы свободного хода, используемые в ПКП совместно с фрикционными управляющими элементами – фрикционами и тормозами, устанавливаютсяпоследовательно или параллельно этим фрикционным управляющим элементам.Рациональное использование механизмов свободного хода (М) совместно сфрикционными управляющими элементами (Ф и Т) позволяет существенно упростить систему управления коробкой передач и наиболее простым способом исключить разрывы потока мощности при переключении передач.Для получения многоскоростных ПКП необходимо определенным образомсоединить один или несколько элементарных или сложных ПМ между собой, а также с ведущим и ведомым валами и необходимым количеством управляющих элементов (фрикционов, тормозов и механизмов свободного хода), устанавливаемыхна основных звеньях ПМ.От способа соединения между собой основных звеньев ПМ, образующихПКП, зависит число степеней свободы этой ПКП.Если в ПКП имеются только ведущие (постоянно соединенные с ведущим валом), ведомые (постоянно соединенные с ведомым валом) и тормозные (снабженные индивидуальными тормозами) основные звенья – солнечные и эпициклическиецентральные зубчатые колеса и водила, то эта ПКП будет иметь две степени свободы и для получения любой передачи в ней достаточно включить только один управляющий механизм – тормоз или фрикцион.Если же в ПКП кроме ведущих, ведомых и тормозных звеньев будут еще и,так называемые, соединительные звенья, которые только соединяют между собойосновные звенья различных ПМ и не связаны постоянно с ведущим или ведомымвалами ПКП, а также не снабжены тормозами, то такая ПКП будет иметь болеедвух степеней свободы.

При одном соединительном звене ПКП имеет три степени8свободы, при двух – четыре и т.д. Для получения передачи в таких ПКП необходимо включить два управляющих элемента при W = 3, а при W = 4 – три управляющих элемента. Очевидно, что увеличение числа степеней свободы ПКП усложняетуправление коробкой, но зато позволяет уменьшить количество ПМ в многоскоростных ПКП.2. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПКППо сравнению с коробками передач, образованными простыми зубчатымимеханизмами, ПКП обладают следующими преимуществами.1. Более высокая удельная мощность при малых габаритах и массе. Это обусловлено передачей мощности параллельными потоками одновременно через несколько пассивных звеньев – сателлитов в каждом нагруженном ПМ, что позволяетиспользовать существенно меньшие значения модуля зацепления и длины зуба (ширины зубчатого колеса), а значит, получить минимально возможные размеры ПМ.Кроме того, мощность в ПКП передается, в общем случае, двумя движениями: переносным – через водило и относительным – за счет взаимного обкатывания зубчатых колес.2.

Высокие значения коэффициента полезного действия (КПД). В ряде случаев, КПД ПКП на отдельных, причем наиболее используемых передачах может дажепревышать КПД простого зубчатого механизма или элементарного ПМ все из-затой же передачи мощности двумя движениями: переносным и относительным. Напрямой передаче ПКП вообще работает без относительных движений и ее КПД, вэтом случае, может быть принят равным единице.3. Простота как ручного, так и автоматического управления ПКП. Включениепередач в ПКП осуществляется не перемещением кареток шестерен или зубчатыхмуфт, а включением одного или нескольких фрикционных управляющих элементов, которые, по принципу своей работы являются естественными синхронизаторами.