Планетарная коробка передач

Планетарной называется коробка передач с подвижными осями. Любая планетарная коробка передач (ПКП) состоит из нескольких планетарных рядов, каждый из которых в отдельности или в сочетании с соседними обеспечивает требуемое передаточное число.

Наиболее широкое распространение получили планетарные передачи с внутренним и внешним зацеплениями зубьев. Чтобы разобраться в устройстве и работе сложной планетарной коробки передач, необходимо хорошо знать свойства элементарного планетарного ряда.

Для обеспечения работы планетарного ряда необходимо наличие в нем ведущего, ведомого и тормозного элементов. Любой из трех элементов (солнечная шестерня, водило, эпициклическая шестерня) может выполнять роль ведущего, ведомого или тормозного элемента.

В планетарных передачах бывает планетарный ряд с двумя ведущими и одним ведомым элементами (двухпоточные механизмы) или с одним ведущим и двумя ведомыми элементами (дифференциалы). Тормозные элементы в таких случаях отсутствуют.

Планетарные передачи находят широкое применение в трансмиссиях ТС: в коробках передач, раздаточных коробках, дифференциалах, механизмах поворота и колесных (бортовых) передачах.

На рисунке представлена схема планетарной коробки передач, используемой в трансмиссии некоторых четырехосных полноприводных колесных машин совместно с комплексной гидропередачей (КГП), вал турбинного колеса которой является ведущим для планетарной коробки передач. Планетарная коробка передач включает в себя два взаимно связанных планетарных ряда с внешним и внутренним зацеплениями, три тормоза Т1 Т2, Тзх и фрикцион Ф3. Указанные элементы позволяют получить три передачи для движения вперед и одну передачу для ЗХ. На валу турбинного колеса Т комплексной гидропередачи установлена шестерня 1

Рис. Схемы планетарной коробки передач в гидромеханической трансмиссии четырехосной полноприводной колесной машины (а) и зацепления шестерен (б):
1 — солнечная шестерня; 2 — водило; 3, 7 — сателлиты; 4 — эпициклическая шестерня первого ряда; 5 — эпициклическая шестерня второго ряда; 6 — солнечная шестерня второго ряда; Аь Ап — реакторы; Н, Т — насосное и турбинное колеса; Т1, Т2 — тормоза I и II передач; Тзх — тормоз ЗХ; Вм — ведомый вал гидромеханической трансмиссии; Ф3 — фрикцион III передачи; Фг — фрикцион комплексной гидропередачи; n1, n2 — частота вращения солнечных шестерен, n’1, n’2 — частота вращения эпициклических шестерен; nв1, nв2 — частота вращения сателлитов; Wвщ — угловая скорость ведущего вала первого планетарного ряда

Сателлиты 3 (длинные) находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней 7, эпициклической шестерней первого ряда 4 и сателлитами 7 (короткими) второго планетарного ряда, которые в свою очередь находятся в постоянном зацеплении с солнечной 6 и эпициклической 5 шестернями второго планетарного ряда. Водило 2 у обоих планетарных рядов общее. В нем закреплены оси сателлитов 3 и 7(длинных и коротких). Водило соединено с ведомым валом Вм гидромеханической трансмиссии.

Включение той или иной передачи осуществляется блокировкой одного из четырех фрикционных узлов, три из которых неподвижные (тормоза), а четвертый вращающийся (фрикцион Ф3).

Движение на I передаче обеспечивается включением тормоза Ть который затормаживает эпициклическую шестерню 4 первого планетарного ряда, в результате чего длинные сателлиты 3 обкатываются по этой шестерне, и водило, скрепленное с ведомым валом гидромеханической трансмиссии, вращается в несколько раз медленнее вала турбинного колеса комплексной гидропередачи.

При включении II передачи блокируется тормоз Т2, затормаживающий солнечную шестерню 6 второго планетарного ряда. Получая вращение от солнечной шестерни 1 через длинные сателлиты 3, короткие сателлиты 7 обкатывают неподвижную солнечную шестерню 6 и заставляют водило 2 вращаться с определенной частотой, большей, чем на I передаче.

Включение III передачи осуществляется блокировкой фрикциона Ф3, соединяющего в одно целое солнечную б и эпициклическую 5 шестерни второго планетарного ряда. Короткие сателлиты 7 заклиниваются между этими шестернями, и вся планетарная передача вращается как единое целое с частотой турбинного вала комплексной гидропередачи — получаем так называемую прямую передачу с передаточным числом, равным единице.

При включении передачи ЗХ блокируется тормоз Тзх, затормаживающий эпициклическую шестерню 5 второго планетарного ряда. В этом случае короткие сателлиты 7, обкатываясь по неподвижной шестерне 5, заставляют водило 2 вращаться с определенной частотой в направлении, противоположном вращению турбинного вала комплексной гидропередачи.

Рис. Конструкция планетарной коробки передач в гидромеханической трансмиссии четырехосной полноприводной колесной машины:
1 — вал привода насосного колеса КГП; 2 — корпус фрикциона блокировки КГП; 3 — поршень фрикциона блокировки КГП; 4 — ведомый диск фрикциона блокировки КГП; 5 — турбинное колесо; 6 — кожух КГП; 7 — насосное колесо; 8 — реакторы КГП; 9 — муфты свободного хода реакторов; 10 — кожух КГП; II — вал турбинного колеса; 12 — поршень тормоза II передачи; 13 — поршень тормоза передачи ЗХ; 14 — поршень фрикциона III передачи; 15 — ось короткого сателлита; 16 — эпициклическая шестерня второго планетарного ряда; 17 — короткий сателлит; 18 — солнечная шестерня второго планетарного ряда; 19 — длинный сателлит; 20 — солнечная шестерня первого планетарного ряда; 21 — пружина; 22 — толкатель; 23 — эпициклическая шестерня первого планетарного ряда; 24 — водило; 25 — шестерня привода заднего насоса; 26 — ведомый вал ПКП; 27 — шестерни заднего насоса; 28 — поршень тормоза I передачи; 29 — картер ПКП; 30 — корпус маслозаборника; 31 — ось длинного сателлита; 32 — промежуточный картер; 33 — шестерня переднего насоса; 34 — шестерня привода насосов; Т1, Т2, Тзх — тормоза I, II передач и передачи ЗХ; Ф3 — фрикцион третьей (прямой) передачи

При размыкании всех фрикционных узлов водило не вращается, т.е. обеспечивается нейтральное положение в коробке передач.

Для управления гидромеханической трансмиссией применяется гидравлическая система, обеспечивающая дистанционное переключение передач, а также блокировку фрикциона Фг комплексной гидропередачи.

Планетарные коробки передач обладают следующими достоинствами:

• простота и легкость управления
• приспособленность ддя применения автоматических систем переключения передач
• безударность, бесшумность и плавность переключения передач
• высокая надежность
• разгруженность валов от изгибающих моментов
• возможность обеспечения больших передаточных чисел при малых размерах
• высокий КПД

К недостаткам планетарной коробки передач следует отнести сложность конструкции и высокую стоимость. Конструкция такой планетарной коробки передач показана на рисунке.

На некоторых многоосных полноприводных колесных машинах в составе гидромеханической трансмиссии применяется модернизированная коробка передач, которая имеет четыре передачи переднего и две передачи заднего хода. В отличие от рассмотренной планетарной коробки передач модернизированная планетарная коробка передач включает в себя три планетарных ряда и пять фрикционных элементов, работающих в масле. Левый и средний планетарные ряды имеют общее водило, на шлицах которого установлена солнечная шестерня третьего (правого) планетарного ряда. Эпициклическая шестерня этого ряда является одновременно ступицей тормоза, а солнечная шестерня и водило могут соединяться между собой фрикционом. В среднем планетарном ряду отсутствует эпициклическая шестерня и связанный с ней тормоз. Остальные элементы аналогичны рассмотренным. Модернизированная планетарная коробка передач является механизмом с тремя степенями свободы и для получения каждой передачи нужно одновременно включить два фрикционных элемента. Выходным валом в этой коробке передач является вал водила правого (третьего) планетарного ряда.