CC BY
23
УДК 629.114.2-585
Щ ПОСТРОЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ II ПЛАНЕТАРНЫХ КП С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ И ПРИСОЕДИНЯЕМЫХ РЯДОВ
В.М. Шарипов
¡¡¡§ Московский государственный технический университет ';' «МАМИ»
Mañanada apcuiac vtinicmi планетарлы бертс кррабын жобалаужэне есептеу мэселг.чгр к,арастырылады.
В статье рассматриваются вопросы проектирования и расчета планетарных коробок передач со смешанными видами зацешения.
Tiie añicle considers the issues of design and computing a planetary ¡¡¡¡§ gearbox with a hybrid kind of meshing.
В мощных промышленных тракторах, автомобилях и особенно в быстроходных гусеничных машинах все более широкое применение находят планетарные коробки передач (ПКП), которые позволяют увеличить среднюю скорость движения машины ввиду сокращения времени на переключение передач, имеют более высокий КПД и облегчают процесс управления при существенном снижении веса и габаритных размеров конструкций. Методика построения наиболее рациональных кинематических схем ПКП для заданных значений ее передаточных чисел достаточно хорошо отработана [1 - 3] и широко используется в практике проектирования ПКП как двумя, так и с тремя степенями свободы.
При синтезе схем ПКП, кроме одновенцовых трехзвенных дифференциальных механизмов (ТДМ) смешанного зацепления шестерен, наиболее часто используют ТДМ внешнего зацепления с двумя солнечными шестернями или смешанного зацепления с двумя эпициклами. Эти механизмы могут иметь малые значения характеристик^ планетарного ряда (1<К<1,5), их обычно компонуют с одновенцовыми ТДМ смешанного зацепления шестерен, образуя компактные структуры ПКП с
присоединяемыми рядами. Такие структуры упрощают конструкцию ПКП, так как в двух расположенных рядом независимых ТДМ имеются лишь четыре центральных звена (две солнечные шестерни, эпицикл и общее водило или два эпицикла, солнечная шестерня и общее водило) вместо шести.
Недостаток присоединяемых рядов - более низкий КПД в относительном движении г|0 (при остановленном водиле), что снижает общий КПД ПКП. Так, в присоединяемом ряде внешнего зацепления с двумя солнечными шестернями ц0=0,91, в ряде смешанного зацепления с двумя эпициклическими шестернями г\0=0,95, а в ТДМ смешанного зацепления г\()=0,96. Однако присоединяемые ряды применяют в схемах ПКП, как правило, на неосновных мало используемых по времени передачах.
Условие присоединения (создания компактных структур ПКП) -совпадение индексов двух центральных звеньев, включая водило, у основного и присоединяемого планетарных рядов. Если у основного планетарного ряда совпадающий индекс, кроме водила, имеют солнечная шестерня или эпицикл, то присоединяемый ряд будет соответственно внешнего или смешанного зацепления с двумя последовательно связанными сателлитами.
Рассмотрим пример построения кинематической схемы ПКП с двумя степенями свободы, реализующей передаточные числа и =3,2, и2=1,74, и=1, и =-2,6 и и =-0,86. Анализ схем ТДМ, которые могут быть использованы в данном случае, представлен в таблице (пе и пт - частота вращения соответственно ведущего и ведомого вала ПКП; пр п2, п } и п 2 - частота вращения тормозного звена ПКП соответственно первой и второй передач переднего и заднего хода). ТДМ отбраковывали по характеристике планетарного ряда и частоте вращения сателлитов пво, предполагая, что пещ=2000мин'1, а схема ПКП будет со ставлена только из ТДМ со смешанным зацеплением шестерен, для которых 1,5<К<.4.
Применяемые для сателлитов серийные подшипники качения допускают под нагрузкой относительную частоту вращения колец до 6000 мин-1, а без нагрузки - до 10000 мин-1. Поэтому при пво<6000 мин'1 уравнение кинематики ТДМ считается годным для дальнейшего исследования, при бООО&п^МООО мик1 - условно годным, а при пво>10000 мин1 - негодным. Исходя из этого, годными являются уравнения 3,10 и 19, а искомая схема ПКП должна включать четыре ТДМ
для получения четырех передач с Поэтому необходимо рассмотреть и условно годные ТДМ, описываемые уравнениями 1, 7, 11, 12 и 15.
№ Уравнение кинематики ТДМ К пво ^6Щ Структурная схема Примечание
1 п<лц+2,2п,-3,2псм=0 2,2 3,6 1 — ем ещ Условно годное
2 п2+1,35пвщ-2,35пвм=0 1,35 Исключить по К
3 пт1+2,6пвм-3,бп.,=0 2,6 1,95 ем - -1 ещ Годное
4 Паи+ 1,1 бПещ-2,1 бп.2 =0 1,16 Исключить по К
5 Птц+1,62п2-2,62п] =0 1,62 10,1 Исключить по ПВ0
6 п1+1,01птг2,01п.1=0 1,01 Исключить по К
7 п 1 +2,14пещ-3,14п.2=0 2,14 3,76 ещ :- -2 1 Условно годное
8 п2+2,25пт-3,2 5 п. 2 = 0 2,25 5,5 Исключить ПО Пво
9 п2+4,07птц-5,07п.1=0 4,07 Исключить по К
10 Пещ+1,78п.]-2,78п.2=0 1,78 2,56 -1 - -2 ещ Годное
11 п2+1,98пвм-2,98п1=0 1,98 3,54 ем :- 1 2 Условно годное
12 п1+1,64п.}-2,б4пеи=0 1,64 3,09 -1 - ем 1 То же
13 п2+1,18пг2,18пт=0 1,18 Исключить по К
14 п2+4,85п.1-5,85пв.и=0 4,85 То же
15 п2+2,5п_2-3,5п1Ш=0 2,5 3,67 -2 ■- ем 2 Условно годное
16 пел1+1,07п.2-2,07п.,=0 1,07 Исключить по К
17 п2+1,23п.,-2,23п1=0 1,23 То же
18 п.2+1,Пп2-2,Пп1=0 1,11 То же
19 щ +2,82п.2-3,82п.]-0 2,82 1,74 -2 - -1 1 Годное
20 п2+6,23п.2-7,23п.1=0 6,23 Исключить по К
Рассмотрим пример построения схемы ПКП, используя уравнения 10, 7, 1 и 2. Последнее было отбраковано по величине К, однако она может быть реализована в схеме ПКП путем использования присоединяемого ряда внешнего и смешанного зацепления с двумя последовательно связанными сателлитами. Предположим, что уравнение 2 годно и по величине пво относительной частоты вращения колец подшипника. Структурная схема ПКП для группы уравнений 10, 7, 1, 2 представлена на рисунке 1,а.
У основного ряда 1 и присоединяемого 2 совпадают индексы для водила, солнечной шестерни основного ряда иу верхней стрелки для присоединяемого ряда. Тогда, согласно правилу, при совпадении у основного планетарного ряда индексов не только водила, но и солнечной шестерни, присоединяемый ряд будет внешнего зацепления с двумя последовательно связанными сателлитами.
На структурной схеме ПКП (рисунок 1, б) большая солнечная шестерня присоединяемого ряда внешнего зацепления обозначена штриховой стрелкой, так как эта шестерня общая для основного 1 и присоединяемого 2 рядов, а связь между солнечными шестернями обозначена штриховой линией. Как видно, солнечная шестерня основного ряда 1 одновременно является большой солнечной шестерней присоединяемого ряда 2 внешнего зацепления.
ч__/
а> ©
б)
Рисунок 1. Схемы ПКП с присоединенным рядом внешнего зацепления: а - структурная; б - кинематическая
В результате получена кинематическая схема ПКП с присоединенным рядом внешнего зацепления, обеспечивающая получение трех передач переднего хода
и двух заднего. Включение передачи с осуществляется соответствующим тормозом Т, а прямой передачи- блокировочным фрикционом Ф.
Рассмотрим пример построения схемы ПКП с присоединенным рядом смешанного зацепления, используя уравнения 11,1 (условно годные), 3 (годное) и 16 (огбраковано по вел и чине/С, см. таблицу). Однако величина .К в последнем уравнении может быть реализована аналогично рассмотренному выше случаю.
Структурная схема ПКП для группы уравнений 11,1,3,16 представлена на рисунке 2, а. У основного ряда 3 и присоединяемого 16 совпадают индексы водила, эпицикла основного ряда и нижней стрелки присоединяемого ряда. Тогда, согласно правилу, если у основною планетарного ряда совпадающий индекс, кроме водила, имеет эпицикл, то присоединяемый ряд будет смешанного зацепления с двумя последовательно связанными сателлитами. Следовательно, в рассматриваемом примере можно использовать присоединяемый ряд смешанного зацепления с двумя эпициклическими шестернями.
На структурной схеме ПКП -(рисунок 2, б) малый эпицикл присоединяемого ряда смешанного зацепления обозначен штриховой стрелкой, так как он общий для основного 3 и присоединяемого 16 рядов, а связь между эпициклами обозначена штриховой линией. Как видно, эпицикл основного ряда 3 одновременно является малым эпициклом присоединяемого ряда 16 смешанного зацепления. Полученная схема ПКП обеспечивает получение трех передач переднего хода и двух заднего.
¿-1
ф1Ш
вм
V
ем
вщ
___ ^ ^
вИ1
-7
ф
м
вм
© © © ©
а)
Т->
№ 1
и
вщ
© © ©
т
©
б)
Рисунок 1. Схемы ПКП с присоединенным рядом смешанного зацепления: а - структурная; б - кинематическая
N
Таким образом, для выбора наиболее рациональной схемы ПКП необходимо выполнить все этапы ее синтеза [2, 3].
ЛИТЕРАТУРА
1. Балдин В.А. Планетарные передачи в общем, транспортном и специальном машиностроении. -М.: МАДИ (ТУ), 2000.
2. Красненьков В.И., Ващец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. --М.: Машиностроение, 1986.
3. Планетарные коробки передач /В.М. Шарипов и др. Под общ. ред. В.М. Шарипова. -М.: МГТУ «МАМИ», 2000.
