RU2233760C1 - High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism - Google Patents
High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233760C1 RU2233760C1 RU2003109145/11A RU2003109145A RU2233760C1 RU 2233760 C1 RU2233760 C1 RU 2233760C1 RU 2003109145/11 A RU2003109145/11 A RU 2003109145/11A RU 2003109145 A RU2003109145 A RU 2003109145A RU 2233760 C1 RU2233760 C1 RU 2233760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- motor
- hydrostatic transmission
- gears
- wheels
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
- F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
- F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
Abstract
Description
Изобретение относится к наземной транспортной технике, а конкретно к механизмам поворота быстроходных гусеничных машин.The invention relates to ground-based transport equipment, and specifically to turning mechanisms of high-speed tracked vehicles.
Известен наиболее распространенный в современной бронетанковой технике бесступенчатый механизм поворота с гидрообъемной передачей и двумя одинаковыми суммирующими планетарными механизмами, см., например, Чобиток В.А. Конструкция и расчет танков и БМП.- М.: Военное издательство, 1984, с.256, рис.100 (механизм поворота основного танка США М-1 "Абрамc"). Принципиально такое же устройство имеют механизмы поворота современных танков и боевых машин пехоты Франции, Великобритании, Швеции, Швейцарии, Японии, Южной Кореи, ЮАР и России.Known for the most common in modern armored vehicles stepless rotation mechanism with hydrostatic transmission and two identical summing planetary mechanisms, see, for example, Chobitok V.A. Design and calculation of tanks and infantry fighting vehicles .- M.: Military Publishing House, 1984, p.256, Fig. 100 (rotation mechanism of the main US tank M-1 "Abrams"). Fundamentally the same device has the rotation mechanisms of modern tanks and infantry fighting vehicles of France, Great Britain, Sweden, Switzerland, Japan, South Korea, South Africa and Russia.
Недостатками аналога являются затрудненность входа в поворот из-за необходимости создания в гидрообъемной передаче большого пускового (страгивающего) момента и перегрузка гидрообъемной передачи на переходных режимах входа машины в поворот и выхода из поворота вследствие возникновения динамических (инерционных) нагрузок, вызывающих срабатывание предохранительного клапана гидрообъемной передачи и в результате потерю управляемости машиной, то есть неадекватность изменения величины радиуса поворота углу поворота штурвала, особенно при резких поворотах штурвала. Кроме того, недостатком является необходимость использования в механизме поворота гидрообъемной передачи с большой установочной мощностью - не меньше чем номинальная мощность двигателя машины для получения высоких показателей подвижности машины при повороте из-за передачи всей мощности, вырабатываемой двигателем, к движителю при вращении машины на месте только через гидрообъемную передачу.The disadvantages of the analogue are the difficulty of entering the turn due to the need to create a large starting (straining) moment in the hydrostatic transmission and overloading the hydrostatic transmission in transitional modes of the machine entering and leaving the corner due to dynamic (inertial) loads causing the safety valve of the hydrostatic volumetric transmission and as a result of the loss of control of the machine, that is, the inadequacy of changes in the radius of rotation of the angle of rotation of the helm, especially During sharp turns of the helm. In addition, the disadvantage is the necessity of using a hydrostatic transmission with a large installed power in the rotation mechanism - not less than the rated power of the machine engine to obtain high rates of machine mobility during rotation due to the transfer of all the power generated by the engine to the mover when the machine rotates in place only through hydrostatic transmission.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является механизм поворота основного танка "Леопард-2" (Германия), см., например, Чобиток В.А. и др. Конструкция танков и БМП.- М.: Военное издательство, 1984, с.265, рис.104.The closest to the claimed invention in terms of features and the achieved effect is the rotation mechanism of the main tank "Leopard-2" (Germany), see, for example, Chobitok V.A. and others. The design of tanks and infantry fighting vehicles.- M .: Military Publishing House, 1984, p.265, Fig. 104.
В прототипе параллельно гидрообъемной передаче установлена сдвоенная гидродинамическая муфта, насосное колесо которой кинематически связано с валом насоса гидрообъемной передачи, а два турбинных колеса связаны с валом мотора гидрообъемной передачи таким образом, что эти турбинные колеса могут одновременно вращаться только в противоположных направлениях. Вал мотора и турбинные колеса сдвоенной гидромуфты в свою очередь связаны с солнечными зубчатыми колесами суммирующих планетарных механизмов двумя зубчатыми передачами, обеспечивающими возможность вращения солнечных колес только с одинаковыми по величине и противоположно направленными угловыми скоростями. Механизм поворота снабжен автоматической системой избирательного дозированного заполнения и опорожнения гидромуфт рабочей жидкостью. Эта автоматическая система работает по скорости нарастания давления в напорной магистрали гидрообъемной передачи, заполняя рабочей жидкостью ту гидромуфту, в которой при повороте машины направление вращения насосного и турбинного колес совпадает, обеспечивая передачу мощности от двигателя машины к суммирующим планетарным механизмам не одним потоком, как в аналоге, а двумя параллельными - через гидрообъемную передачу и через гидромуфту, обеспечивая, тем самым, снижение мощностной нагрузки гидрообъемной передачи.In the prototype, a dual hydrodynamic coupling is installed in parallel with the hydrostatic transmission, the pump wheel of which is kinematically connected to the hydrostatic pump shaft, and two turbine wheels are connected to the hydrostatic transmission motor shaft so that these turbine wheels can rotate only in opposite directions at the same time. The motor shaft and twin hydraulic clutch turbines are in turn connected to the sun gears of the summing planetary gears by two gears, which allow the rotation of the sun wheels with the same size and opposite angular speeds. The rotation mechanism is equipped with an automatic system of selective dosed filling and emptying of the fluid coupling with the working fluid. This automatic system works by the rate of increase in pressure in the pressure line of the hydrostatic transmission, filling the fluid coupling with the fluid in which, when turning the machine, the direction of rotation of the pump and turbine wheels coincides, providing power transfer from the machine’s engine to the summing planetary mechanisms in more than one stream, as in the analogue and two parallel - through the hydrostatic transmission and through the fluid coupling, thereby ensuring a reduction in the power load of the hydrostatic transmission.
Такое техническое решение позволяет обеспечить легкий запуск вращения вала гидромотора при входе машины в поворот благодаря разгоняющему крутящему моменту гидромуфты и защиту гидрообъемной передачи от динамических перегрузок в переходных процессах входа в поворот и выхода из него, а также при резком изменении величины радиуса в процессе поворота машины. Таким образом, в прототипе устраняются недостатки аналога, правда, ценой значительного усложнения конструкции механизма поворота при очевидном и неизбежном увеличении его массогабаритных и стоимостных показателей.Such a technical solution allows for easy start of rotation of the hydraulic motor shaft when the machine enters the rotation due to the accelerating torque of the hydraulic coupling and the protection of the hydrostatic transmission from dynamic overloads in the transition processes of entering and leaving the corner, as well as with a sharp change in the radius during the rotation of the machine. Thus, the prototype eliminates the disadvantages of the analogue, however, at the cost of a significant complication of the design of the rotation mechanism with an obvious and inevitable increase in its overall dimensions and cost indicators.
Недостатками прототипа являются неустойчивость прямолинейного движения машины при разных сопротивлениях качению по бортам из-за податливости гидрообъемной передачи, то есть машина склонна к самопроизвольному уводу в сторону того борта, где сопротивление качению выше; недостаточная смазка подвижных частей насоса гидрообъемной передачи при длительном прямолинейном движении машины с одинаковыми сопротивлениями качению по бортам и, следовательно, с нулевой разностью давлений в гидролиниях гидрообъемной передачи, что снижает надежность и долговечность насоса гидрообъемной передачи - одного из самых сложных и дорогостоящих узлов трансмиссии машины. Существенным недостатком прототипа является вход машины в поворот без снижения скорости поступательного движения ее геометрического центра, что или провоцирует занос машины, или вызывает необходимость заблаговременного (до входа в поворот) переключения коробки передач на одну, а при высоких скоростях движения на две передачи в нисходящем порядке для снижения скорости машины, что усложняет управление машиной. Недостатком является и неустойчивость вращения машины на месте из-за нейтрали коробки передач на этом режиме движения и появления, вследствие этого лишней степени свободы в механизме поворота, в результате при вращении машины с разными по величине сопротивлениями качению по бортам, это вращение вырождается в поворот вокруг того борта, где сопротивление качению больше. При этом невозможно имеющимися средствами управления машиной скомпенсировать это явление.The disadvantages of the prototype are the instability of the rectilinear movement of the machine at different rolling resistance on the sides due to the flexibility of hydrostatic transmission, that is, the machine is prone to spontaneous withdrawal in the direction of the side where the rolling resistance is higher; insufficient lubrication of the moving parts of the hydrostatic transmission pump during long straight-ahead movement of the machine with the same rolling resistance along the sides and, therefore, with a zero pressure difference in the hydrostatic transmission hydraulic lines, which reduces the reliability and durability of the hydrostatic transmission pump - one of the most complex and expensive transmission units of the machine. A significant disadvantage of the prototype is the entry of the car into a turn without reducing the speed of the translational motion of its geometric center, which either provokes a skid of the machine, or necessitates an early (before entering the turn) gear shift to one gear, and at high speeds in two gears in a descending order to reduce the speed of the machine, which complicates the control of the machine. The disadvantage is the instability of the rotation of the machine in place due to the neutral of the gearbox in this mode of movement and the appearance, as a result of which an extra degree of freedom in the rotation mechanism, as a result, when the machine rotates with different rolling resistance along the sides, this rotation degenerates into a rotation around that side where rolling resistance is greater. At the same time, it is impossible to compensate for this phenomenon with the available machine controls.
Наконец, к недостаткам прототипа можно отнести и то обстоятельство, что при выходе из строя гидрообъемной передачи управляемое движение машины возможно только при механическом отсоединении гидромотора от суммирующих планетарных механизмов, а оставшаяся работоспособной часть механизма поворота представляет собой, по сути, простой симметричный дифференциал с двумя степенями свободы и, вследствие этого, прямолинейное движение машины становится совершенно неустойчивым, а поворот машины можно осуществлять только включением остановочного тормоза на отстающем борту, снижая скорость машины практически до нулевой.Finally, the disadvantages of the prototype can be attributed to the fact that when the hydrostatic transmission fails, the controlled movement of the machine is possible only by mechanically disconnecting the hydraulic motor from the summing planetary mechanisms, and the remaining working part of the rotation mechanism is, in fact, a simple symmetric differential with two degrees freedom and, as a result, the rectilinear movement of the machine becomes completely unstable, and the rotation of the machine can only be carried out by turning on th brakes on the lagging side, reducing the speed of the car to almost zero.
Предлагаемое изобретение позволяет устранить все отмеченные недостатки прототипа.The present invention allows to eliminate all the noted disadvantages of the prototype.
Цель изобретения - улучшение показателей подвижности машин при одновременном уменьшении массогабаритных параметров механизма поворота, а также повышении его надежности и долговечности.The purpose of the invention is the improvement of the mobility of machines while reducing the overall dimensions of the rotation mechanism, as well as increasing its reliability and durability.
Указанная задача решается тем, что бесступенчатый механизм поворота быстроходной гусеничной машины, содержащий гидрообъемную передачу с регулируемым насосом и нерегулируемым мотором, два суммирующих планетарных механизма, состоящие каждый из эпициклического зубчатого колеса, соединенного с выходным валом коробки передач, водила, соединенного с ведущим колесом, и солнечного зубчатого колеса, соединенного дополнительным приводом с мотором гидрообъемной передачи, причем передаточные числа дополнительного привода от мотора до каждого из двух солнечных колес одинаковы по абсолютной величине, в котором согласно изобретению дополнительный привод выполнен в виде двух зубчатых передач с одинаковым числом внешних цилиндрических зубчатых зацеплений между мотором и каждым из солнечных колес суммирующих планетарных механизмов снабжен двумя соединительными отключаемыми фрикционными муфтами и двумя управляемыми тормозами, эпициклические колеса суммирующих планетарных механизмов соединены с выходным валом коробки передач посредством двух отключаемых фрикционных муфт, а водило каждого суммирующего планетарного механизма соединено с эпициклическим колесом другого суммирующего планетарного механизма.This problem is solved in that the stepless rotation mechanism of the high-speed tracked vehicle, comprising a hydrostatic transmission with an adjustable pump and an unregulated motor, two summing planetary gears, each consisting of an epicyclic gear wheel connected to the output shaft of the gearbox, a carrier connected to the drive wheel, and a sun gear connected by an additional drive to the hydrostatic transmission motor, the gear ratios of the additional drive from the motor to each of the two sun wheels are identical in absolute value, in which according to the invention the additional drive is made in the form of two gears with the same number of external cylindrical gears between the motor and each of the sun wheels of the summing planetary gears, equipped with two disconnectable friction clutches and two controlled brakes, epicyclic wheels of summing planetary gears are connected to the output shaft of the gearbox by means of two disconnectable friction clutches, each summing planetary carrier mechanism is connected to another summing epicyclic planetary gear mechanism.
Благодаря наличию двух включенных соединительных фрикционных муфт между выходом коробки передач и каждой из двух выходных полуосей механизма поворота обеспечивается устойчивое прямолинейное движение машины.Due to the presence of two included connecting friction clutches between the output of the gearbox and each of the two output semi-axes of the rotation mechanism, a stable rectilinear movement of the machine is ensured.
Благодаря работе гидрообъемной передачи с ненулевыми разностями давлений в гидролиниях на всех режимах движения машины осуществляется постоянная надежная смазка ходовых частей насоса и мотора гидрообъемной передачи.Due to the operation of the hydrostatic transmission with non-zero pressure differences in the hydraulic lines at all modes of movement of the machine, constant reliable lubrication of the running gears of the pump and the hydrostatic transmission motor is carried out.
Из-за наличия постоянной (с неизменным передаточным числом) кинематической связи выхода коробки передач с ведущим колесом забегающего борта посредством включенной фрикционной муфты обеспечивается автоматическое, без переключения в коробке передач, снижение скорости машины при входе в поворот и увеличение ее скорости при выходе из поворота.Due to the presence of a constant (with an unchanged gear ratio) kinematic connection between the gearbox output and the runner-wheel drive wheel by means of the included friction clutch, the machine automatically reduces speed when entering a turn and increases its speed when leaving a turn.
Так как в предложенном механизме поворота мотор гидрообъемной передачи уже вращается при прямолинейном движении машины и при входе в поворот его вращение следует замедлять, отпадает необходимость создания пускового крутящего момента в моторе при входе машины в поворот.Since in the proposed rotation mechanism the hydrostatic transmission motor already rotates when the machine is moving in a straight line, and when entering the turn, its rotation should be slowed down, there is no need to create a starting torque in the motor when the machine enters the turn.
Благодаря наличию в дополнительном приводе фрикционных управляющих элементов - муфт и тормозов, помогающих гидрообъемной передаче в переходных процессах, осуществляется защита гидрообъемной передачи от динамических перегрузок при входе машины в поворот и выходе из него.Due to the presence in the additional drive of friction control elements - clutches and brakes that help the hydrostatic transmission in transients, the hydrostatic transmission is protected from dynamic overloads when the machine enters and exits the corner.
Из-за обеспечения передачи мощности от двигателя машины к ее движителю двумя потоками - через гидрообъемную передачу и через коробку передач на всех режимах поворота, включая вращение машины на месте, возможно использование в механизме поворота гидрообъемной передачи с относительно невысокой установочной мощностью.Due to the provision of power transmission from the engine of the machine to its propulsion in two streams - through the hydrostatic transmission and through the gearbox in all rotation modes, including the rotation of the machine in place, it is possible to use a hydrostatic transmission with a relatively low installation power in the rotation mechanism.
Благодаря отсутствию на режиме вращения машины на месте лишней степени свободы в механизме поворота из-за того, что в коробке передач включена низшая передача, а не нейтраль, обеспечивается вполне устойчивое и управляемое вращения машины.Due to the absence of an unnecessary degree of freedom in the rotation mechanism in the rotation mode of the machine, due to the fact that the gearbox is in lower gear and not neutral, a completely stable and controlled rotation of the machine is ensured.
При возможном выходе из строя гидрообъемной передачи штатный бесступенчатый механизм поворота легко превращается в полноценный двухступенчатый планетарный механизм поворота, обеспечивающий машине вполне удовлетворительные показатели подвижности прямолинейного движения и поворота.With a possible failure of the hydrostatic transmission, the regular stepless rotation mechanism easily turns into a full-fledged two-stage planetary rotation mechanism, which provides the machine with quite satisfactory mobility of straight-line movement and rotation.
Возможность использования гидрообъемной передачи механизма поворота для обеспечения максимально эффективного торможения машины двигателем и для запуска двигателя машины с помощью буксира существенно расширяет круг функциональных возможностей механизма поворота.The ability to use the hydrostatic transmission of the rotation mechanism to ensure the most efficient braking of the machine by the engine and to start the engine of the machine using a tug significantly expands the range of functionality of the rotation mechanism.
Кинематическая схема заявляемого механизма поворота быстроходной гусеничной машины представлена на чертеже.The kinematic diagram of the inventive rotation mechanism of a high-speed tracked vehicle is shown in the drawing.
Механизм поворота содержит реверсивную гидрообъемную передачу 1, образованную регулируемым насосом 2, нерегулируемым мотором 3 и гидролиниями, соединяющими насос и мотор. Вал насоса 2 связан с двигателем машины, а вал мотора 3 посредством дополнительного привода 4, содержащего две одинаковые зубчатые передачи 5 и 6 и снабженного двумя соединительными отключаемыми фрикционными муфтами 7 и 8, а также двумя включаемыми тормозами 9 и 10, - с солнечными зубчатыми колесами двух суммирующих планетарных механизмов 11 и 12. Водило планетарного механизма 11 соединено с эпициклическим зубчатым колесом планетарного механизма 12 и с выходной полуосью 13 механизма поворота. Водило планетарного механизма 12 соединено с эпициклическим зубчатым колесом планетарного механизма 11 и с выходной полуосью 14 механизма поворота. Полуоси 13 и 14 снабжены остановочными тормозами 15 и 16 и через бортовые редукторы 17 и 18 связаны с ведущими колесами 19 и 20 бортов машины. Выходные полуоси 13 и 14 посредством двух соединительных отключаемых фрикционных муфт 21 и 22 также связаны с коробкой передач машины через согласующий редуктор 23.The rotation mechanism comprises a reversible hydrostatic transmission 1 formed by an adjustable pump 2, an unregulated motor 3, and hydraulic lines connecting the pump and the motor. The shaft of the pump 2 is connected to the engine of the machine, and the shaft of the motor 3 through an additional drive 4 containing two identical gears 5 and 6 and equipped with two connecting disconnectable friction clutches 7 and 8, as well as two engageable brakes 9 and 10, with solar gears two summing planetary gears 11 and 12. The planetary gear carrier 11 is connected to the epicyclic gear of the planetary gear 12 and to the output half shaft 13 of the rotation mechanism. The carrier of the planetary gear 12 is connected to the epicyclic gear of the planetary gear 11 and to the output half shaft 14 of the rotation mechanism. The axles 13 and 14 are equipped with stop brakes 15 and 16 and are connected via drive gears 17 and 18 to the drive wheels 19 and 20 of the sides of the machine. The output axles 13 and 14 by means of two disconnectable friction clutches 21 and 22 are also connected to the gearbox of the machine through a matching gear 23.
Механизм поворота работает следующим образом.The rotation mechanism operates as follows.
Перед началом движения машины насос 2 гидрообъемной передачи 1 установлен на нулевую производительность, вследствие этого вал мотора 3 не вращается несмотря на работающий двигатель машины. В гидромеханической коробке передач - нейтраль. После прогрева двигателя включается передача и увеличивается производительность насоса 2. Вал мотора 3 начинает вращаться и через дополнительный привод 4 с включенными соединительными фрикционными муфтами 7 и 8 вращает солнечные колеса суммирующих планетарных механизмов 11 и 12 с одинаковыми по величине и направлению угловыми скоростями благодаря одинаковым зубчатым передачам 5 и 6. Точно с такими же угловыми скоростями вращаются водила и эпициклические колеса обоих суммирующих планетарных механизмов 11 и 12. По мере разгона машины необходимо синхронно увеличивать производительность насоса 2, что проще всего осуществлять посредством элементарной автоматической системы, работающей по отклонению давления в напорной гидролинии гидрообъемной передачи. Настройка автоматической системы управления производительностью насоса 2 должна поддерживать уровень давления, обеспечивающий надежную смазку ходовых частей насоса 2 и мотора 3. По завершении разгона машины на первой передаче произойдет скачок давления в напорной гидролинии гидрообъемной передачи из-за падения величины мощности, подводимой к механизму поворота от гидромеханической коробки передач. Этот скачок давления целесообразно использовать в качестве управляющего сигнала для автоматического переключения на вторую и последующие передачи.Before the movement of the machine, the pump 2 of the hydrostatic transmission 1 is set to zero performance, as a result of this, the shaft of the motor 3 does not rotate despite the working engine of the machine. In the hydromechanical gearbox is neutral. After the engine has warmed up, the gear is engaged and the productivity of pump 2 is increased. The motor shaft 3 starts to rotate and rotates the solar wheels of the planetary gears 11 and 12 with the same angular speeds in the same magnitude and direction through the additional drive 4 with the friction clutches 7 and 8 turned on due to the same gears 5 and 6. The carriers and epicyclic wheels of both summing planetary mechanisms 11 and 12 rotate with exactly the same angular velocities. As the vehicle accelerates, I can simultaneously increase the productivity of pump 2, which is easiest to do through an elementary automatic system that works by deviating the pressure in the pressure head hydraulic line of the hydrostatic transmission. The setting of the automatic control system for the performance of pump 2 should maintain a pressure level that provides reliable lubrication of the running gears of pump 2 and motor 3. Upon completion of the acceleration of the machine in first gear, a pressure jump will occur in the pressure hydroline of the hydrostatic transmission due to a drop in the power supplied to the turning mechanism from hydromechanical gearbox. It is advisable to use this pressure jump as a control signal for automatic switching to the second and subsequent gears.
Прямолинейное движение машины вполне устойчиво, что обеспечивается прямым соединением полуосей 13 и 14 через включенные и имеющие необходимый запас по моменту соединительные фрикционные муфты 21 и 22 с согласующим редуктором 23 на выходе коробки передач.The rectilinear movement of the machine is quite stable, which is ensured by the direct connection of the axle shafts 13 and 14 through the friction clutches 21 and 22, which are connected and have the required margin of time, with a matching gear 23 at the gearbox output.
Торможение машины при ее прямолинейном движении может осуществляться двигателем машины путем передачи тормозной мощности от ведущих колес 19 и 20 через суммирующие планетарные механизмы 11 и 12, дополнительный привод 4 и гидрообъемную передачу 1 к двигателю машины, причем бесступенчатой регулировкой производительности насоса 2 можно обеспечивать максимальную допустимую угловую скорость вала двигателя при любой скорости движения машины. Торможение двигателем можно осуществлять при нейтрали коробки передач, что недостижимо ни в аналоге, ни в прототипе.Braking of the machine during its rectilinear movement can be carried out by the engine of the machine by transmitting braking power from the driving wheels 19 and 20 through summing planetary gears 11 and 12, an additional drive 4 and hydrostatic transmission 1 to the engine of the machine, and stepless adjustment of the pump 2 can provide the maximum allowable angular engine shaft speed at any vehicle speed. Engine braking can be carried out with the gearbox neutral, which is unattainable neither in the analogue nor in the prototype.
Для более интенсивного торможения можно включать тормоза 9 и 10, а также штатные остановочные тормоза 15 и 16. При этом тормозная мощность распределяется между четырьмя тормозами и двигателем машины, что существенно снижает нагрев и износ тормозов и повышает устойчивость движения машины при торможении.For more intensive braking, you can turn on the brakes 9 and 10, as well as regular stop brakes 15 and 16. In this case, the braking power is distributed between the four brakes and the engine of the machine, which significantly reduces the heating and wear of the brakes and increases the stability of the machine during braking.
Используя возможность передачи мощности с ведущих колес на вал двигателя машины через гидрообъемную передачу 1, можно осуществлять запуск двигателя с буксира, что невозможно ни в аналоге, ни в прототипе в случае применения автоматической коробки передач с гидравлическим управлением.Using the ability to transfer power from the drive wheels to the engine shaft of the machine through a hydrostatic transmission 1, it is possible to start the engine from a tugboat, which is impossible in the analogue or in the prototype if an automatic gearbox with hydraulic control is used.
Переход к криволинейному движению (повороту) машины осуществляют поворотом штурвала в сторону отстающего борта. Рассмотрим, например, поворот машины при отстающем ведущем колесе 19 и забегающем ведущем колесе 20. При повороте штурвала на угол, превышающий его люфт, одновременно полностью выключаются фрикционные муфты 8 и 21, а управление производительностью насоса 2 переключается непосредственно на штурвал, причем производительность насоса уменьшается с увеличением угла поворота штурвала. Угловая скорость вала мотора 3 при этом снижается и через дополнительный привод 4 и включенную фрикционную муфту 7 обеспечивает уменьшение угловой скорости солнечного колеса суммирующего планетарного механизма 11. Угловая скорость эпициклического колеса планетарного механизма 11, водила планетарного механизма 12 и связанной с ними полуоси 14 остается той же, что и до входа машины в поворот благодаря включенной фрикционной муфте 22, то есть на забегающем борту машины в повороте сохраняется скорость прямолинейного движения, которая была до входа машины в поворот. Угловая скорость водила планетарного механизма 11, эпициклического колеса планетарного механизма 12 и связанной с ними полуоси 13 снижается, а угловая скорость солнечного колеса планетарного механизма 12 увеличивается, чему не препятствует выключенная фрикционная муфта 8. Машина входит в так называемый бортовой поворот с автоматическим, без переключения коробки передач, уменьшением скорости геометрического центра машины. Скорость центра машины уменьшается пропорционально уменьшению величины радиуса поворота, что практически исключает необходимость переключения передачи на одну в нисходящем порядке перед входом машины в поворот и совершенно исключает переключение на две передачи.The transition to the curvilinear movement (rotation) of the machine is carried out by turning the steering wheel towards the lagging side. Consider, for example, the rotation of the machine with the lagging driving wheel 19 and the running-wheel running 20. When the steering wheel is turned at an angle exceeding its play, the friction clutches 8 and 21 are completely turned off at the same time, and the performance control of pump 2 switches directly to the steering wheel, and the pump performance decreases with increasing steering angle. The angular velocity of the motor shaft 3 is reduced and through an additional drive 4 and the included friction clutch 7 reduces the angular velocity of the solar wheel of the summing planetary gear 11. The angular velocity of the epicyclic wheel of the planetary gear 11, the planetary gear carrier 12 and the associated axle shaft 14 remains the same as before the car enters the bend due to the included friction clutch 22, that is, on the running side of the car in bend the speed of the rectilinear movement, which was before so the machine in turn. The angular velocity of the planetary gear carrier 11, the epicyclic gear of the planetary gear 12 and the associated axle shaft 13 decreases, and the angular speed of the sun gear of the planetary gear 12 increases, which is not prevented by the friction clutch 8. The machine enters the so-called side turn with automatic, without switching gearboxes, reducing the speed of the geometric center of the machine. The speed of the center of the car decreases in proportion to the decrease in the radius of the turn, which virtually eliminates the need to shift gears in one downward order before entering the car into the turn and completely eliminates switching to two gears.
При входе в поворот машины с предлагаемым механизмом поворота полностью отпадает проблема создания пускового момента для страгивания вала гидромотора 3 с места, так как он, в отличие от прототипа, перед входом в поворот уже вращался и в повороте его надо не разгонять, а замедлять.When entering a turn of a machine with the proposed turning mechanism, the problem of creating a starting moment for stragging the shaft of the hydraulic motor 3 completely disappears, since it, unlike the prototype, already rotated before entering the turn and should not be accelerated, but slowed down in the turn.
Для защиты гидрообъемной передачи от динамической перегрузки в переходном процессе входа в поворот следует дозированно включить тормоз 9, помогающий гидрообъемной передаче 1 замедлить вращение солнечного колеса планетарного механизма 11. Проще и надежнее всего это делать с помощью элементарной автоматической системы управления включением тормозов 9 или 10 по скорости нарастания давления в гидролиниях гидрообъемной передачи 1. По сути, тормоза 9 и 10 выполняют ту же функцию, что и регулируемые заполнением гидромуфты прототипа, будучи при этом намного проще, компактнее и дешевле и, совершенно очевидно, обладая существенно большим быстродействием, чем регулируемая гидромуфта.To protect the hydrostatic transmission from dynamic overload during the transition into the turn, the brake 9 should be dosed, helping the hydrostatic transmission 1 to slow down the rotation of the planetary gear 11. The easiest and most reliable way to do this is with the help of an elementary automatic brake control system 9 or 10 in speed pressure build-up in hydraulic lines of the hydrostatic transmission 1. In fact, the brakes 9 and 10 perform the same function as the adjustable hydraulic couplings of the prototype, being at It is much simpler, more compact and cheaper and, obviously, possessing significantly higher speed than an adjustable fluid coupling.
При повороте машины величину радиуса поворота регулируют изменением производительности насоса 2 гидрообъемной передачи 1. После входа машины в поворот можно уменьшать радиус поворота, уменьшая производительность насоса 2, вплоть до его нулевой производительности. На этом режиме произойдет остановка вала мотора 3 и связанного с ним солнечного колеса планетарного механизма 11. Машина будет поворачивать с фиксированным радиусом, величина которого определяется размером колеи машины и величиной кинематической характеристики суммирующих планетарных механизмов 11 и 12. Вся мощность, вырабатываемая двигателем машины, будет передаваться к ведущему колесу 20 только через коробку передач с минимальными потерями, а тормозная мощность с ведущего колеса 19 будет передаваться (рекуперироваться) на ведущее колесо 20 через суммирующие планетарные механизмы 11 и 12. Энергетически это наиболее выгодный режим поворота с нулевой мощностной загрузкой гидрообъемной передачи и, следует заметить, такой режим принципиально недостижим ни в аналоге, ни в прототипе.When turning the machine, the value of the turning radius is controlled by changing the capacity of the pump 2 of the hydrostatic transmission 1. After the machine enters the turn, the turning radius can be reduced, reducing the productivity of the pump 2, up to its zero capacity. In this mode, the shaft of the motor 3 and the associated sun wheel of the planetary gear will stop 11. The machine will rotate with a fixed radius, the value of which is determined by the gauge of the machine and the kinematic characteristics of the summing planetary gears 11 and 12. All the power generated by the machine’s engine will be transmitted to the drive wheel 20 only through the gearbox with minimal losses, and the braking power from the drive wheel 19 will be transmitted (recovered) to the drive wheel 20 through the summarizing planetary mechanisms 11 and 12. Energetically, this is the most advantageous rotation mode with zero power loading of the hydrostatic transmission and, it should be noted, such a regime is fundamentally unattainable in either the analogue or the prototype.
Для получения радиусов поворота, меньших, чем промежуточный фиксированный, следует, используя гидравлический реверс, начать увеличивать производительность насоса 2, продолжая поворачивать штурвал машины в сторону отстающего борта. Вал мотора 3 начинает вращаться в противоположном по сравнению с тем, что было до фиксированного радиуса, направлении, обеспечивая через дополнительный привод 4 противовращение солнечного колеса в планетарном механизме 11, тем самым продолжая уменьшать угловую скорость водила этого планетарного механизма и, соответственно, угловую скорость отстающего ведущего колеса 19. В случае динамической перегрузки гидрообъемной передачи 1 в этом диапазоне следует, воспользовавшись автоматической системой управления, подключить с необходимой пробуксовкой остановочный тормоз 15 отстающего борта машины для недопущения превышения максимально допустимого давления в напорной гидролинии гидрообъемной передачи.To obtain turning radii smaller than the intermediate fixed one, using hydraulic reverse, it is necessary to start increasing the productivity of pump 2, while continuing to turn the steering wheel of the machine in the direction of the lagging side. The shaft of the motor 3 begins to rotate in the opposite direction compared to what it was before the fixed radius, providing counter-rotation of the sun wheel through the planetary gear 11 through the additional drive 4, thereby continuing to reduce the angular velocity of the carrier of this planetary gear and, accordingly, the angular velocity of the lagging drive wheel 19. In the case of dynamic overload of hydrostatic transmission 1 in this range, using the automatic control system, connect with the necessary sample cutworms stopping brake 15 Behind the side of the machine in order to avoid exceeding the maximum permissible pressure in the pressure line of hydrostatic transmission.
При достижении определенной производительности насоса 2 и угловой скорости мотора 3, скорость вращения полуоси 13 и ведущего колеса 19 уменьшится до нулевого значения и машина будет поворачивать вокруг остановленного отстающего борта с радиусом, равным колее машины.Upon reaching a certain performance of the pump 2 and the angular speed of the motor 3, the rotation speed of the axle shaft 13 and the drive wheel 19 will decrease to zero and the machine will turn around a stopped lagging side with a radius equal to the track of the machine.
Если после этого продолжать поворачивать штурвал, увеличение отрицательной угловой скорости солнечного колеса суммирующего планетарного механизма 11 обеспечит вращение полуоси 13 и ведущего колеса 19 в направлении заднего хода (реверс отстающего борта). При достижении ведущим колесом 19 угловой скорости, равной по абсолютной величине угловой скорости ведущего колеса 20, вращающегося в направлении переднего хода, машина будет поворачивать на месте, вокруг вертикальной оси, с радиусом поворота, равным половине колеи машины. Вращение машины устойчиво и при необходимости легко корректируется доворотом или отворотом штурвала.If you continue to turn the helm after this, increasing the negative angular velocity of the sun wheel of the summing planetary gear 11 will rotate the axle shaft 13 and the drive wheel 19 in the reverse direction (reverse of the lagging side). When the driving wheel 19 reaches an angular speed equal in absolute value to the angular speed of the driving wheel 20, rotating in the forward direction, the machine will turn in place, around a vertical axis, with a turning radius equal to half the track of the machine. The rotation of the machine is stable and, if necessary, is easily corrected by turning or turning the helm.
Отметим, что предлагаемый механизм поворота позволяет поворачивать с любым радиусом в диапазоне от равного колее до половины колеи, что принципиально недостижимо ни в аналоге, ни в прототипе, где переход к вращению машины на месте осуществляется скачком, дискретно, только после полной остановки машины.Note that the proposed rotation mechanism allows you to rotate with any radius in the range from an equal track to half a gauge, which is fundamentally unattainable neither in the analogue nor in the prototype, where the transition to the rotation of the machine in place is abrupt, discrete, only after the machine stops completely.
Очевидно также, что в диапазоне радиусов поворота меньше колеи и до вращения на месте, включительно, мощность от двигателя через механизм поворота передается к ведущим колесам 19 и 20 двумя потоками: через гидрообъемную передачу и коробку передач с согласующим редуктором 23 и включенной фрикционной муфтой 22. Коробка передач при этом, в отличие от аналога и прототипа, не переключается на нейтраль, а остается на первой (низшей) передаче. Это обстоятельство позволяет использовать в механизме поворота гидрообъемную передачу 1 с меньшей установочной мощностью, как раз на величину мощности, передаваемой через коробку передач при вращении машины на месте.It is also obvious that in the range of turning radii less than the track and before rotation in place, inclusive, the power from the engine is transmitted through the turning mechanism to the drive wheels 19 and 20 in two streams: through a hydrostatic transmission and a gearbox with a matching gear 23 and a friction clutch 22 engaged. In this case, the gearbox, in contrast to the analogue and prototype, does not switch to neutral, but remains in first (lower) gear. This circumstance makes it possible to use a hydrostatic transmission 1 with a lower installation power in the turning mechanism, just by the amount of power transmitted through the gearbox when the machine rotates in place.
При выводе машины из поворота возвращают штурвал в исходное положение, при этом автоматически включатся фрикционные муфты 8 и 21, уравнивая угловые скорости всех основных звеньев планетарных механизмов 11 и 12, безусловно защищая при этом гидрообъемную передачу 1 от возможной динамической перегрузки в переходном процессе. Возврат штурвала в исходное положение также восстанавливает производительность насоса 2 до величины, соответствующей прямолинейному движению машины после ее выхода из поворота.When a machine is taken out of a turn, the helm is returned to its original position, while friction clutches 8 and 21 will automatically turn on, equalizing the angular velocities of all the main links of planetary mechanisms 11 and 12, while certainly protecting hydrostatic transmission 1 from possible dynamic overload in a transient process. The return of the helm to its original position also restores the performance of the pump 2 to a value corresponding to the rectilinear movement of the machine after it exits the turn.
В случае выхода из строя гидрообъемной передачи 1 следует отсоединить ее от дополнительного привода 4, выключив одновременно две фрикционные муфты 7 и 8. Оставшаяся часть штатного механизма поворота превратится при этом в полноценный резервный однопоточный зубчато-фрикционный механизм поворота - двухступенчатый планетарный, образованный двумя суммирующими планетарными механизмами 11 и 12, двумя фрикционными муфтами 21 и 22, двумя тормозами 9 и 10 дополнительного привода и двумя остановочными тормозами 15 и 16. Устойчивое прямолинейное движение машины обеспечивается включенными фрикционными муфтами 21 и 22, блокирующими планетарные механизмы 11 и 12. Поворот машины начинается с выключения фрикционной муфты 21 отстающего борта. Мощность, вырабатываемая двигателем машины, через коробку передач, согласующий редуктор 23, включенную фрикционную муфту 22, полуось 14 и бортовой редуктор 18 передается на ведущее колесо 20 забегающего борта. Из-за одновременного отключения фрикционных муфт 7 и 21 ведущее колесо 19 вращается вхолостую, не создавая на отстающем борту ни тягового, ни тормозного усилия. Машина вводится в режим свободного неуправляемого поворота. Для получения регулируемых радиусов поворота следует включить с дозированной пробуксовкой тормоз 9, который создаст на отстающем борту необходимое тормозное усилие. Тормозная мощность отстающего борта будет частично рассеиваться в буксующем тормозе 9, частично рекуперироваться на забегающий борт через планетарные механизмы 11 и 12. При полном включении тормоза 9 машина будет поворачивать с фиксированным радиусом и полной рекуперацией тормозной мощности. Для получения радиусов поворота меньших, чем фиксированный, следует отключить тормоз 9 и включить с дозированной пробуксовкой остановочный тормоз 15 отстающего борта. При этом вся тормозная мощность будет рассеиваться в буксующем тормозе 15. Полное включение тормоза 15 остановит ведущее колесо 19 и обеспечит поворот машины с минимальным радиусом, равным колее машины.In the event of failure of the hydrostatic transmission 1, it should be disconnected from the auxiliary drive 4, simultaneously turning off two friction clutches 7 and 8. The remaining part of the standard rotation mechanism will turn into a full-fledged single-threaded gear-friction rotation mechanism - a two-stage planetary one, formed by two summing planetary mechanisms 11 and 12, two friction clutches 21 and 22, two brakes 9 and 10 of the additional drive and two stop brakes 15 and 16. Stable rectilinear movement the machine is provided with the included friction clutches 21 and 22, blocking the planetary mechanisms 11 and 12. The rotation of the machine begins with the friction clutch 21 of the lagging side turned off. The power generated by the machine’s engine through the gearbox, matching gear 23, the included friction clutch 22, the axle shaft 14 and the final drive 18 is transmitted to the drive wheel 20 of the outboard side. Due to the simultaneous disconnection of the friction clutches 7 and 21, the drive wheel 19 rotates idle, without creating either traction or braking force on the lagging side. The machine enters into a free uncontrolled turn mode. To obtain adjustable turning radii, it is necessary to apply brake 9 with a metered slip, which will create the necessary braking force on the lagging side. The braking power of the lagging side will be partially dissipated in the skidding brake 9, partially recovered to the outrun board through planetary gears 11 and 12. When the brake 9 is fully engaged, the machine will rotate with a fixed radius and full recovery of braking power. To obtain turning radii smaller than the fixed one, the brake 9 should be turned off and the stop brake 15 of the lagging side should be engaged with a metered slip. In this case, all the braking power will be dissipated in the skidding brake 15. The full application of the brake 15 will stop the drive wheel 19 and ensure the rotation of the machine with a minimum radius equal to the rut of the machine.
Резервный механизм поворота, каждый элемент которого выполняет на разных режимах движения машины, как с исправной, так и с вышедшей из строя гидрообъемной передачей 1, несколько различных функций, обеспечивают машине вполне удовлетворительные показатели подвижности в прямолинейном движении и в повороте, поэтому может использоваться не только в аварийной ситуации, чтобы экипаж мог самостоятельно, без буксира, добраться до сборного пункта поврежденных машин, но и при движении исправной машины в несложных условиях, например, при совершении марша вне населенных пунктов по дорогам и подготовленным колонным путям, для сбережения ресурса гидрообъемной передачи.The reserve rotation mechanism, each element of which performs in different modes of movement of the machine, both with a working one and with a failed hydrostatic transmission 1, several different functions, provide the machine with quite satisfactory mobility indicators in rectilinear movement and in rotation, therefore it can be used not only in an emergency, so that the crew can independently, without a tug, get to the assembly point of damaged cars, but also when the serviceable machine moves in simple conditions, for example, when march outside the settlements along the roads and paths prepared a column for saving resource hydrostatic transmission.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003109145/11A RU2233760C1 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003109145/11A RU2233760C1 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2233760C1 true RU2233760C1 (en) | 2004-08-10 |
| RU2003109145A RU2003109145A (en) | 2004-10-27 |
Family
ID=33414231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003109145/11A RU2233760C1 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2233760C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103707764A (en) * | 2013-12-19 | 2014-04-09 | 中国北方车辆研究所 | Bilateral hydrostatic coupling driving system of endless-track vehicle |
| CN107869563A (en) * | 2017-11-21 | 2018-04-03 | 河南科技大学 | A kind of multistage multi-mode mechanical and hydraulic continuously variable transmission |
| RU184365U1 (en) * | 2018-03-01 | 2018-10-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" | Independent gear and pivot mechanism with hydrostatic transmission |
| WO2021147124A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 江苏大学 | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode mechanical-hydraulic composite transmission device |
| GB2598005A (en) * | 2020-01-20 | 2022-02-16 | Univ Jiangsu | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode mechanical-hydraulic composite transmission device |
| RU2796857C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-05-29 | Роман Юрьевич Добрецов | Transmission of sectional wheeled machine, preferably an articulated tractor |
-
2003
- 2003-03-31 RU RU2003109145/11A patent/RU2233760C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103707764A (en) * | 2013-12-19 | 2014-04-09 | 中国北方车辆研究所 | Bilateral hydrostatic coupling driving system of endless-track vehicle |
| CN103707764B (en) * | 2013-12-19 | 2016-05-04 | 中国北方车辆研究所 | A kind of quiet liquid coupling drive system of bilateral of endless-track vehicle |
| CN107869563A (en) * | 2017-11-21 | 2018-04-03 | 河南科技大学 | A kind of multistage multi-mode mechanical and hydraulic continuously variable transmission |
| RU184365U1 (en) * | 2018-03-01 | 2018-10-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" | Independent gear and pivot mechanism with hydrostatic transmission |
| WO2021147124A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 江苏大学 | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode mechanical-hydraulic composite transmission device |
| GB2598005A (en) * | 2020-01-20 | 2022-02-16 | Univ Jiangsu | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode mechanical-hydraulic composite transmission device |
| US11408496B2 (en) | 2020-01-20 | 2022-08-09 | Jiangsu University | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode hydro-mechanical hybrid transmission device |
| GB2598005B (en) * | 2020-01-20 | 2023-04-19 | Univ Jiangsu | Gear-hydraulic-metal belt integrated multi-mode hydro-mechanical hybrid transmission device |
| RU2796857C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-05-29 | Роман Юрьевич Добрецов | Transmission of sectional wheeled machine, preferably an articulated tractor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4756211A (en) | Continuously-variable ratio transmission for an automobile vehicle | |
| US4693134A (en) | High-powered vehicle drive train | |
| EP1303420B1 (en) | Vehicle transmission systems | |
| US5219038A (en) | Power transmission device for a four-wheel drive vehicle | |
| US8047941B2 (en) | Drive unit for continuously variable rotational speed control and its use | |
| WO2014023832A1 (en) | Infinitely-variable transmission for a vehicle | |
| JPH02261952A (en) | Two-pass hydromechanical transmission and control method therefor | |
| EP1494886B1 (en) | Vehicle transmission system | |
| US7824289B2 (en) | Steer drive for tracked vehicles | |
| US6422365B2 (en) | Power transmission system for four-wheel drive vehicles | |
| US7201691B2 (en) | Electro-hydrodynamic superimposed steering system | |
| WO1987005574A1 (en) | Transmission braking system | |
| RU2233760C1 (en) | High-speed track-laying vehicle stepless steering mechanism | |
| JPH03139438A (en) | Drive device for four wheeldriven car | |
| GB2064025A (en) | Hydromechanical transmission system | |
| EP0141118A1 (en) | Driveline for a track-laying vehicle | |
| RU2307758C1 (en) | Transmission of high-speed crawler vehicle | |
| JPH0436889B2 (en) | ||
| US3529492A (en) | Power train having a single input,dual output with mechanical and hydrostatic-mechanical drive | |
| US5531652A (en) | Power transmission | |
| RU2438908C1 (en) | Transmission of track-type vehicle with central composite gearbox | |
| RU2412847C1 (en) | Transmission of track-type vehicle with final drives | |
| SU1035909A1 (en) | Vehicle with hydraulic drive of directive wheels | |
| RU2297925C1 (en) | Track vehicle transmission | |
| EP0267983B1 (en) | Track-laying vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050401 |