RU64144U1

RU64144U1 - ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF TRACKED TRACTOR

Info

Publication number: RU64144U1
Application number: RU2007108403/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Евгеньевич Новосельский; Владимир Николаевич Бондарь; Сергей Владимирович Кондаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт автотракторной техники"
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2007-06-27

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к электромеханическим трансмиссиям гусеничных тракторов и может быть использована в гусеничных дорожно-строительных машинах. Электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора содержит электромеханическую передачу 1, управляемый реверс-редуктор 8 с фрикционными тормозами переднего и заднего ходов 20 и 21, главную передачу 9, планетарный механизм поворота 10, бортовые редукторы 11. Электромеханический привод 1 включает в себя планетарный механизм и двухмашинный электропривод постоянного тока. Эпициклическое колесо 2 планетарного механизма соединено с согласующей зубчатой передачей 17, оснащенной фрикционным управляющим элементом 14, водило 7 соединено с согласующей зубчатой передачей 16, снабженной управляющим элементом 13 и механизмом свободного хода 15, соединенным с электромашиной 18, а солнечное колесо 4 соединено с электромашиной 5 и фрикционным тормозом 6. Полезная модель позволяет снизить себестоимость изготовления и обеспечить высокую надежность электромеханической трансмиссии путем применения электромашин с минимально возможной установочной мощностью и использования малогабаритных и долговечных управляющих элементов с простыми средствами автоматизации переключения ступеней. 1 ил.The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to electromechanical transmissions of tracked tractors and can be used in tracked road-building machines. The electromechanical transmission of a caterpillar tractor contains an electromechanical gear 1, a controlled reverse gear 8 with friction brakes for the forward and reverse gears 20 and 21, the main gear 9, the planetary rotation mechanism 10, final drives 11. The electromechanical drive 1 includes a planetary gear and a two-machine constant drive current. The epicyclic wheel 2 of the planetary gear is connected to a matching gear 17 equipped with a friction control element 14, the carrier 7 is connected to a matching gear 16 equipped with a control element 13 and a freewheel 15 connected to the electric machine 18, and the sun wheel 4 is connected to the electric machine 5 and friction brake 6. Utility model allows to reduce manufacturing costs and ensure high reliability of electromechanical transmission by using electric machines with a minimum possible installation power and the use of small-sized and durable control elements with simple means of automation of gear shifting. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к электромеханическим трансмиссиям гусеничных тракторов и может быть использована в гусеничных дорожно-строительных машинах.The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to electromechanical transmissions of tracked tractors and can be used in tracked road-building machines.

Известна полнопоточная электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, состоящая из двухмашинного электропривода постоянного тока, силовой электрогенератор которого через ускоряющий редуктор и фрикционную муфту соединен с двигателем трактора, а тяговый электродвигатель через главную передачу, планетарные механизмы поворота и бортовые редукторы связан с ведущими колесами трактора, см., например, Исаков П.П., Кавьяров И.С., Большухин B.C. и др. Трактор ДЭТ-250 и его модификации. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1975, с.20, рис.6.A full-flow electromechanical transmission of a caterpillar tractor is known, consisting of a two-machine DC electric drive, the power generator of which is connected to the tractor engine through an accelerating gear and a friction clutch, and the traction electric motor is connected to the drive wheels of the tractor through the main gear, planetary rotation mechanisms and final drives, see. e.g. Isakov P.P., Kavyarov I.S., Bolshukhin BC et al. DET-250 tractor and its modifications. 2nd ed., Revised. and add. M.: Engineering, 1975, p.20, Fig. 6.

Трансмиссия-аналог работает следующим образом.Transmission-analog works as follows.

При движении трактора механическая мощность, вырабатываемая дизельным двигателем, преобразуется в электрическую силовым генератором, который питает тяговый электродвигатель. Тяговый электродвигатель, получая электропитание от силового генератора, трансформирует электрическую мощность в механическую, развивая при этом на своем валу необходимые по условиям движения крутящий момент и скорость вращения, которые через главную передачу, являющуюся редуктором электродвигателя, двухступенчатый планетарный механизм поворота и бортовой редуктор передаются ведущим колесам трактора. Планетарный механизм поворота при прямолинейном движении трактора используется как двухступенчатая механическая передача, что обеспечивает необходимый для трактора диапазон изменения тяговых усилий и скоростей движения. Реверсирование направления движения трактора осуществляется электрическим способом за счет изменения направления тока в обмотке независимого возбуждения электродвигателя. Включение передач, поворот и торможение трактора производится с помощью соответствующих When the tractor moves, the mechanical power generated by the diesel engine is converted into an electric power generator that feeds the traction motor. A traction motor, receiving power from a power generator, transforms electric power into mechanical power, while developing on its shaft the required torque and rotation speed on its shaft, which are transmitted to the drive wheels through the main gear, which is the electric motor reducer, a two-stage planetary rotation mechanism, and the final drive tractor. The planetary rotation mechanism during the rectilinear movement of the tractor is used as a two-stage mechanical transmission, which provides the tractor with the necessary range of variation in traction and driving speeds. Reversing the direction of movement of the tractor is carried out electrically by changing the direction of the current in the winding of the independent excitation of the electric motor. The gears are engaged, the tractor is turned and braked using the appropriate

элементов управления планетарного механизма поворота - путем включения тормозов и блокировочных муфт.control elements of the planetary rotation mechanism - by activating the brakes and locking clutches.

Недостатком аналога является необходимость применения в трансмиссии трактора тяговых электрических машин со значительной установочной (паспортной) мощностью, составляющей суммарно приблизительно 200% мощности приводного теплового двигателя, так как полный поток мощности проходит сначала через генератор и затем через электродвигатель к ведущим колесам трактора. Это обстоятельство предопределяет весьма высокие габаритные и массовые показатели основного электрооборудования (тяговых электромашин) и, как следствие, большое количество цветного металла, что существенно повышает себестоимость трансмиссии трактора.The disadvantage of the analogue is the need to use traction electric machines in the tractor’s transmission with significant installation (passport) power, which makes up approximately 200% of the power of the driving heat engine, since the full power flow passes first through the generator and then through the electric motor to the drive wheels of the tractor. This circumstance predetermines very high overall and mass indicators of the main electrical equipment (traction electric machines) and, as a result, a large amount of non-ferrous metal, which significantly increases the cost of tractor transmission.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, по совокупности схемных признаков и достигаемому техническому результату является многоступенчатая электромеханическая трансмиссия промышленного трактора, содержащая непрерывную электромеханическую передачу (электромеханический привод) с параллельными потоками мощности в ветвях, включающую в себя четырехзвенный планетарный механизм с двумя степенями свободы, две согласующие передачи электрических машин и сами электромашины постоянного тока, механическую ступенчатую передачу с фрикционными управляющими элементами, главную передачу трактора, двухступенчатый планетарный механизм поворота с бортовыми редукторами, см. Исаков П.П., Иванченко П.Н., Егоров А.Д. Электромеханические трансмиссии гусеничных тракторов. Л.: Машиностроение, 1981, с.20, рис.2.2.The closest analogue selected as a prototype, according to the combination of circuit features and the technical result achieved, is a multi-stage electromechanical transmission of an industrial tractor containing a continuous electromechanical transmission (electromechanical drive) with parallel power flows in the branches, including a four-link planetary mechanism with two degrees of freedom, two matching gears of electric machines and direct current electric machines themselves, a mechanical step gear edachu with friction control elements, the main transmission of the tractor, a two-stage planetary gear with rotating final drives, see. Isakov PP, PN Ivanchenko, Egorov AD Electromechanical transmissions of caterpillar tractors. L .: Mechanical engineering, 1981, p. 20, fig. 2.2.

Трансмиссия-прототип работает следующим образом.Transmission prototype works as follows.

При движении трактора мощность от первичного теплового двигателя передается на входной вал четырехзвенного планетарного механизма, который обеспечивает параллельную передачу мощности двумя потоками - механическим, посредством механизма передачи, и электрическим, при помощи двухмашинного электропривода, что позволяет существенно снизить установочную мощность тяговых электромашин. Согласующие зубчатые передачи When the tractor moves, power from the primary heat engine is transmitted to the input shaft of the four-link planetary mechanism, which provides parallel power transmission by two streams - mechanical, through the transmission mechanism, and electric, using a two-machine electric drive, which can significantly reduce the installed power of traction electric machines. Matching gears

электрических машин обеспечивают согласование работы электропривода с основным планетарным механизмом. На выходном звене - водиле планетарного механизма осуществляется суммирование двух потоков мощности. Далее общий поток мощности с выходного звена передается на входной вал механической передачи, которая обеспечивает две передачи переднего хода и одну передачу заднего хода. Переключение ступеней осуществляется автоматизировано фрикционными муфтами сцепления. С механической передачи поток мощности через главную передачу, планетарный механизм поворота и бортовые редукторы передается на ведущие колеса трактора.electric machines ensure coordination of the operation of the electric drive with the main planetary mechanism. At the output link - the carrier of the planetary mechanism, two power flows are summed. Further, the total power flow from the output link is transmitted to the input shaft of the mechanical transmission, which provides two forward gears and one reverse gear. The gearshift is automated by friction clutches. From a mechanical transmission, the power flow through the main transmission, planetary rotation mechanism and final drives is transmitted to the driving wheels of the tractor.

Недостатком прототипа является то, что при переключении передач характеристики частот вращения и крутящих моментов обеих электрических машин в конце каждой ступени не совпадают с характеристиками следующей ступени. Поэтому во время и после переключения передачи должен пройти определенный процесс изменения частот вращения, а значит и крутящих моментов электромашин. Частоты вращения и моменты должны перейти от значений, соответствующих характеристикам в конце каждой предыдущей ступени, к значениям, соответствующим характеристикам в начале каждой последующей ступени. В результате, процесс переключения передачи растягивается во времени, а в главных цепях электропривода возникают существенные скачки напряжения и тока. При обращении режима работы электропривода на каждой ступени в нем возникает циркулирующий поток мощности, который дополнительно загружает механическую ветвь электромеханической передачи. Кроме того, переключение передач в механической ступенчатой передаче осуществляется автоматически без разрыва потока мощности с перекрытием за счет введения автоматизированной электрогидравлической системы управления переключения передач, что существенно усложняет и удорожает систему управления трансмиссией трактора, делает ее громоздкой и малонадежной, затрудняет техническое обслуживание и ремонт. При переключении передач без разрыва потока мощности с перекрытием возникает неустранимая внутренняя циркуляция мощности в механической передаче, The disadvantage of the prototype is that when shifting gears, the characteristics of the rotational speeds and torques of both electric machines at the end of each stage do not coincide with the characteristics of the next stage. Therefore, during and after gear shifting, a certain process of changing the rotation frequencies, and hence the torque of the electric machines, must go through. The rotational speeds and moments must go from the values corresponding to the characteristics at the end of each previous stage, to the values corresponding to the characteristics at the beginning of each subsequent stage. As a result, the gear shifting process stretches over time, and significant surges in voltage and current occur in the main circuits of the electric drive. When the operating mode of the electric drive is reversed at each stage, a circulating power flow appears in it, which additionally loads the mechanical branch of the electromechanical transmission. In addition, gear shifting in a mechanical step gear is performed automatically without interrupting the power flow with overlapping due to the introduction of an automated electro-hydraulic gear shift control system, which significantly complicates and increases the cost of the tractor transmission control system, makes it cumbersome and unreliable, and makes maintenance and repair difficult. When shifting gears without interrupting the power flow with overlapping, unremovable internal circulation of power occurs in a mechanical transmission,

возникающая при одновременной работе с пробуксовкой фрикционных управляющих элементов смежных передач. Эта мощность дополнительно загружает основную электромеханическую передачу, зубчатые механизмы и фрикционные управляющие элементы механической передачи, уменьшая при этом коэффициент полезного действия и увеличивая их нагрев и износ. Еще одним недостатком такого способа переключения передач является большая работа буксования выключаемых и включаемых фрикционных управляющих элементов, обусловленная необходимостью при каждом переключении выключить один и включить другой управляющий элемент. Кроме того, на любой передаче всегда имеются в наличии длительно выключенные многодисковые фрикционные элементы, имеющие зачастую достаточно высокие внутренние относительные угловые скорости и даже находящиеся в режиме противовращения, что провоцирует высокий уровень потерь мощности, нагрев и износ этих формально неработающих и ненагруженных элементов.arising during simultaneous operation with slipping of friction control elements of adjacent gears. This power additionally loads the main electromechanical transmission, gear mechanisms and friction control elements of the mechanical transmission, while reducing the efficiency and increasing their heating and wear. Another disadvantage of this method of gear shifting is the large work of slipping off and on friction control elements, due to the need for each switching to turn off one and turn on another control element. In addition, in any gear, there are always available long-off multi-plate friction elements, which often have rather high internal relative angular velocities and even are in counter-rotation mode, which provokes a high level of power losses, heating and wear of these formally idle and unloaded elements.

Отмеченные недостатки прототипа устраняются предлагаемой в качестве полезной модели электромеханической трансмиссией трактора.The noted disadvantages of the prototype are eliminated by the proposed electromechanical tractor transmission as a utility model.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение себестоимости изготовления и обеспечение высокой надежности электромеханической трансмиссии гусеничного трактора путем передачи механической энергии от первичного теплового двигателя к ведущим колесам на всех режимах работы одновременно двумя параллельными потоками - механическим и электрическим, что позволит использовать электромашины с существенно меньшей установочной мощностью, а значит, с меньшей массой и габаритами, и использовать малогабаритные и долговечные управляющие элементы со сравнительно простыми средствами автоматизации переключения ступеней для обеспечения непрерывного изменения тяговых усилий и скоростей движения в зависимости от внешних условий работы трактора.The technical task of the proposed utility model is to reduce the manufacturing cost and ensure high reliability of the electromechanical transmission of a caterpillar tractor by transferring mechanical energy from the primary heat engine to the drive wheels in all modes of operation simultaneously with two parallel flows - mechanical and electric, which will allow the use of electric machines with significantly lower installed power , and therefore, with a smaller mass and dimensions, and use small-sized and durable s control elements with relatively simple automation means switching stages to ensure continuous change driving forces and speeds depending on the environmental conditions of the tractor operation.

Указанная задача решается тем, что электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая электромеханическую передачу, управляемый реверс-редуктор, главную передачу, двухступенчатый планетарный This problem is solved by the fact that the electromechanical transmission of a caterpillar tractor containing an electromechanical transmission, a controlled reverse gear, the main gear, a two-stage planetary

механизм поворота, а также два бортовых редуктора, в которой, согласно полезной модели, электромеханическая передача представляет собой основной трехзвенный планетарный механизм с двумя степенями свободы со встроенным в него двухмашинным электроприводом постоянного тока, вал одной из электромашин которого соединен с солнечным зубчатым колесом планетарного механизма с возможностью полной остановки этого вала фрикционным тормозом, а вал другой электромашины через две согласующие механические передачи с фрикционными управляющими элементами и механизмом свободного хода присоединяется либо к выходному звену (водилу) планетарного механизма, либо к входному звену (эпициклу) планетарного механизма в зависимости от того, какой фрикционный управляющий элемент включен, причем ведомые колеса двух согласующих зубчатых передач установлены на валу электромашины с возможностью относительного вращения, а ведомые диски одного из фрикционных управляющих элементов соединены с валом электромашины через механизм свободного хода.a rotation mechanism, as well as two final drives, in which, according to a utility model, the electromechanical transmission is the main three-link planetary mechanism with two degrees of freedom with a two-machine DC electric drive integrated in it, the shaft of one of the electric machines of which is connected to the planet gear’s sun gear the possibility of a complete stop of this shaft by the friction brake, and the shaft of the other electric machine through two matching mechanical gears with friction control elements by means of free-wheeling mechanism and attaches either to the output link (carrier) of the planetary gear, or to the input link (epicycle) of the planetary gear depending on which friction control element is included, and the driven wheels of two matching gears are mounted on the shaft of the electric machine with the possibility of relative rotation, and the driven discs of one of the friction control elements are connected to the shaft of the electric machine through the freewheel.

Благодаря наличию планетарного механизма в электромеханической передаче обеспечивается возможность двухпоточной передачи мощности от приводного теплового двигателя к ведущим колесам на подавляющем большинстве режимов движения трактора. Установка между электромеханической передачей и главной передачей трактора управляемого реверс-редуктора, выполненного в виде четырехзвенного планетарного механизма со сдвоенными сателлитами, снабженного фрикционными тормозами переднего и заднего ходов, позволяет переходить от движения передним ходом к движению задним ходом и наоборот, причем передаточные числа в реверс-редукторе подбираются таким образом, чтобы обеспечивалось ускоренное движение задним ходом, что желательно для промышленного трактора, в большинстве случаев снабжаемого бульдозерно-рыхлительным оборудованием и работающего, преимущественно, с циклическими возвратно-поступательными движениями.Due to the presence of the planetary mechanism in the electromechanical transmission, the possibility of two-stream transmission of power from the driving heat engine to the drive wheels on the vast majority of tractor movement modes is provided. The installation between the electromechanical transmission and the main transmission of the tractor a controlled reverse gear made in the form of a four-link planetary mechanism with twin satellites equipped with friction brakes for forward and reverse gears, allows you to switch from forward gear to reverse gear and vice versa, and gear ratios are reversed gearboxes are selected in such a way that accelerated reverse gear is provided, which is desirable for an industrial tractor, in most cases it is equipped with aemogo-dozer ripping equipment and operating, preferably, with circular reciprocating movements.

В графической части представлена электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, предлагаемая в качестве полезной модели, включающая в себя электромеханическую передачу 1, входное эпициклическое зубчатое колесо 2 планетарного механизма которой связано с приводным тепловым двигателем 3, боковое солнечное колесо 4 планетарного механизма соединено с электромашиной 5 и оснащено остановочным фрикционным тормозом 6, а выходное звено - водило 7 планетарного механизма соединено с реверс-редуктором 8, который, в свою очередь, присоединен к главной передаче 9. На валу ведомой шестерни главной передачи установлен планетарный механизм поворота 10 с бортовыми редукторами 11, связанными с ведущими колесами 12 трактора. Переключение ступеней в электромеханической передаче осуществляется фрикционными управляющими элементами 13, 14 и механизмом свободного хода 15, которые через согласующие зубчатые передачи 16, 17 обеспечивают кинематическую связь выходного либо входного валов электромеханической передачи с электромашиной 18 в зависимости от того, какой из фрикционных управляющих элементов включен. Якорные обмотки электрических машин 5 и 18 связаны между собой гибкой электрической связью 19. Реверс-редуктор 8 оснащен фрикционными тормозами 20, 21. Двухступенчатый планетарный механизм 10 имеет в своем составе блокировочные фрикционные муфты 22, ленточные тормоза 23 и 24.The graphic part shows the electromechanical transmission of a caterpillar tractor, proposed as a utility model, which includes an electromechanical gear 1, an input epicyclic gear 2 of a planetary gear connected to a heat engine 3, a lateral sun gear 4 of the planetary gear connected to an electric machine 5 and equipped with a stop a friction brake 6, and the output link - carrier 7 of the planetary mechanism is connected to the reverse gear 8, which, in turn, is connected to final drive 9. A planetary rotation mechanism 10 with final drives 11 connected to the drive wheels 12 of the tractor is installed on the shaft of the driven gear of the final drive. The steps are switched in an electromechanical transmission by friction control elements 13, 14 and a freewheel 15, which through matching gears 16, 17 provide a kinematic connection between the output or input shafts of the electromechanical transmission and the electric machine 18, depending on which of the friction control elements is turned on. The anchor windings of electrical machines 5 and 18 are interconnected by a flexible electrical connection 19. The reverse gear 8 is equipped with friction brakes 20, 21. The two-stage planetary mechanism 10 includes locking friction clutches 22, belt brakes 23 and 24.

Электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора работает следующим образом.Electromechanical transmission caterpillar tractor works as follows.

Для обеспечения запуска приводного теплового двигателя 3 система пуска обеспечивает его раскрутку электрическими машинами 5 и 18, работающими от аккумуляторных батарей.To ensure the launch of the drive heat engine 3, the start-up system ensures its promotion by electric machines 5 and 18, operating on battery power.

Трогание трактора с места передним ходом осуществляется включением фрикционного тормоза переднего хода 20 в реверс-редукторе 8 и фрикционного управляющего элемента 13 с автоматической самоблокировкой механизма свободного хода 15 в электромеханической передаче 1 для обеспечения первой ступени. При этом мощность от приводного теплового двигателя The tractor is moved from the forward position by the inclusion of the forward friction brake 20 in the reverse gear 8 and the friction control element 13 with automatic self-locking of the freewheel 15 in the electromechanical transmission 1 to provide the first stage. In this case, the power from the drive heat engine

3 передается двумя параллельными потоками: механическим, через планетарный механизм, и электрическим - посредством электропривода. По условиям прямого согласования связей в электромеханической передаче электромашина 5 начинает работать в генераторном режиме, а электромашина 18 - в режиме тягового электродвигателя, то есть электрический поток мощности передается от электромашины 5 к электромашине 18. На выходном звене 7 планетарного механизма оба потока мощности суммируются и передаются на реверс-редуктор 8, откуда общий поток мощности через главную передачу 9 передается на планетарный механизм поворота 10, в котором в зависимости от условий работы трактора включена либо понижающая передача за счет затяжки ленточных тормозов 23, либо прямая передача, включаемая блокировочными фрикционами 22. Пониженная передача в планетарном механизме поворота 10 включается в сложных условиях работы трактора, например, при разработке тяжелых грунтов. Далее происходит разгон трактора на первой ступени.3 is transmitted in two parallel streams: mechanical, through a planetary mechanism, and electric - through an electric drive. According to the terms of direct coordination of connections in the electromechanical transmission, the electric machine 5 starts to work in the generator mode, and the electric machine 18 starts in the traction motor mode, that is, the electric power flow is transmitted from the electric machine 5 to the electric machine 18. At the output link 7 of the planetary mechanism, both power flows are summed and transmitted to the reverse gear 8, from where the total power flow through the main gear 9 is transmitted to the planetary rotation mechanism 10, in which depending on the operating conditions of the tractor of the reduction gear due to tightening of band brake 23, either direct transmission includes the locking clutch 22. Low pass planetary rotation mechanism 10 turns in the difficult conditions of operation of the tractor, for example, in the development of heavy soils. Next, the tractor is accelerated in the first stage.

Переключение на вторую ступень электромеханической передачи осуществляется автоматически при условии достижения электромашиной 5 нулевой угловой скорости и максимального крутящего момента на первой ступени. Кинематическая характеристика планетарного механизма электромеханической передачи 1 и передаточное число согласующей зубчатой передачи 16 подбираются таким образом, чтобы в этот момент угловая скорость электромашины 18 достигала своего максимального значения, а крутящий момент на валу этой электромашины снизился до нулевого значения, то есть кинематический нулевой режим электромашины 5 совмещается с силовым нулевым режимом электромашины 18, имеющей наибольшую допустимую частоту вращения без нагрузки в режиме холостого хода. В этом случае происходит включение фрикционного управляющего элемента 14, ведомые и ведущие диски которого вращаются с одинаковой угловой скоростью за счет согласующей зубчатой передачи 17, передаточное число которой подбирается таким образом, чтобы обеспечивалась синхронизация фрикционного Switching to the second stage of the electromechanical transmission is carried out automatically provided that the electric machine 5 reaches zero angular velocity and maximum torque in the first stage. The kinematic characteristic of the planetary mechanism of the electromechanical transmission 1 and the gear ratio of the matching gear 16 are selected so that at this moment the angular speed of the electric machine 18 reaches its maximum value, and the torque on the shaft of this electric machine decreases to zero, that is, the kinematic zero mode of the electric machine 5 combined with the power zero mode of the electric machine 18, which has the highest permissible speed without load in idle mode. In this case, the friction control element 14 is turned on, the driven and driving disks of which rotate at the same angular speed due to the matching gear 17, the gear ratio of which is selected so that the friction is synchronized

управляющего элемента 14 в момент его включения. За счет включения фрикционного управляющего элемента 14 происходит автоматическое расклинивание механизма свободного хода 15, что обеспечивает разрыв кинематической связи выходного вала электромеханической передачи с валом электромашины 18 и замыкание его с входным валом электромеханической передачи через фрикционный управляющий элемент 14 и зубчатую передачу 17, причем, фрикционный управляющий элемент 13 не требует выключения. Во время переключения ступени происходит обращение режима работы электропривода: электромашина 18 путем изменения направления ее потока возбуждения переходит из режима электродвигателя в режим генератора, а электромашина 5, наоборот, из генераторного режима обращается в двигательный. После полного обращения режима работы электропривода мощность от приводного теплового двигателя 3 передается через электромеханическую передачу двумя параллельными потоками мощности: через механическую ветвь планетарного механизма и через электропривод, в котором электрический поток мощности передается уже от электромашины 18, работающей в генераторном режиме, к электромашине 5, которая начинает работать в двигательном режиме. На водиле 7 планетарного механизма происходит суммирование двух потоков мощности и дальнейшая передача его через реверс-редуктор 8, главную передачу 9, планетарный механизм поворота 10, бортовые редукторы 11 к ведущим колесам 12 трактора. Далее осуществляется разгон машины на второй ступени электромеханической передачи.control element 14 at the time of its inclusion. Due to the inclusion of the friction control element 14, the freewheel mechanism 15 is automatically wedged out, which ensures the kinematic connection of the output shaft of the electromechanical transmission with the shaft of the electric machine 18 and its closure with the input shaft of the electromechanical transmission through the friction control element 14 and the gear 17, moreover, the friction control Element 13 does not require shutdown. During the stage switching, the operation mode of the electric drive is reversed: the electric machine 18, by changing the direction of its excitation flux, switches from the electric motor mode to the generator mode, and the electric motor 5, on the contrary, turns from the generator mode to the motor one. After a complete reversal of the operating mode of the electric drive, the power from the heat engine 3 is transmitted through electromechanical transmission in two parallel power flows: through the mechanical branch of the planetary mechanism and through the electric drive, in which the electric power flow is already transmitted from the electric machine 18 operating in the generator mode to the electric machine 5, which begins to work in motor mode. On carrier 7 of the planetary mechanism, two power flows are summed up and then transmitted through reverse gear 8, final drive 9, planetary rotation mechanism 10, final drives 11 to drive wheels 12 of the tractor. Next, the car is accelerated to the second stage of the electromechanical transmission.

Переключение ступеней электромеханической передачи в нисходящем порядке осуществляется по такому же принципу, как и в восходящем, то есть при переключение со второй ступени на первую обеспечивается совмещение силового нулевого режима электромашины 18 с кинематическим нулевым режимом электромашины 5 при одновременной синхронизации ведущих и ведомых дисков фрикционных управляющих элементов 13, 14.The steps of electromechanical transmission are switched in the descending order according to the same principle as in the upward one, that is, when switching from the second stage to the first one, the power zero mode of the electric machine 18 is combined with the kinematic zero mode of the electric machine 5 while synchronizing the drive and driven disks of the friction control elements 13, 14.

Таким образом, при переключении ступеней электромеханической передачи одновременно достигаются два важнейших свойства передач высокого Thus, when switching the steps of an electromechanical transmission, two most important properties of high gears are simultaneously achieved.

качества: переключение электромашины происходит при полной ее разгрузке, что обеспечивает отсутствие скачков напряжения и тока в главной цепи электропривода, и в момент переключения фрикционные управляющие элементы синхронизированы и разгружены. Такой тип передачи допускает автоматизацию переключения ступеней сравнительно простыми средствами, чем обеспечивается предельная простота, компактность и надежность системы управления. При переключении ступеней в электромеханической передаче за счет применения механизма свободного хода отпадает необходимость при каждом переключении выключить один и включить другой фрикционный управляющий элемент, что существенно снижает их работу буксования, повышая при этом надежность и эффективность переключающих устройств, что является одним из главных требований, предъявляемым к непрерывным многоступенчатым передачам.qualities: switching of the electric machine occurs when it is completely unloaded, which ensures the absence of voltage and current surges in the main circuit of the electric drive, and at the time of switching, the friction control elements are synchronized and unloaded. This type of transmission allows the automation of gear shifting by relatively simple means, which ensures the extreme simplicity, compactness and reliability of the control system. When switching steps in an electromechanical transmission due to the use of the freewheel mechanism, there is no need to turn off one and turn on the other friction control element at each switching, which significantly reduces their slipping operation, while increasing the reliability and efficiency of switching devices, which is one of the main requirements to continuous multi-stage gears.

В схеме можно создать фиксированную передачу переднего хода, когда весь поток мощности от приводного теплового двигателя 3 будет передаваться только механическим путем с максимальным коэффициентом полезного действия. Фиксированная передача осуществляется включением фрикционного тормоза 6 при включенном фрикционном управляющем элементе 13 на первой ступени электромеханической передачи, что обеспечивает полную остановку электромашины 5 и отключение цепи 19 всего электропривода, а остановленное солнечное колесо 4 обеспечивает получение фиксированной понижающей передачи переднего хода через планетарный механизм электромеханической передачи 1.In the scheme, you can create a fixed forward gear, when the entire power flow from the drive heat engine 3 will be transmitted only mechanically with a maximum efficiency. A fixed transmission is carried out by engaging the friction brake 6 with the friction control element 13 engaged in the first stage of the electromechanical transmission, which ensures a complete stop of the electric machine 5 and the circuit 19 of the entire electric drive, and the stopped solar wheel 4 provides a fixed forward reduction gear through the planetary mechanism of the electromechanical transmission 1 .

При необходимости может быть обеспечен режим ходоуменьшения, при котором трактор движется с замедленными скоростями. Такой режим осуществляется при совместной работе электромеханической передачи 1 и приводного двигателя 3 в области регулировочных характеристик (при малой подаче топлива).If necessary, a reduction mode can be provided in which the tractor moves at slower speeds. This mode is carried out during the joint operation of the electromechanical transmission 1 and the drive motor 3 in the field of adjustment characteristics (with low fuel supply).

Движение трактора задним ходом осуществляется аналогично движению передним ходом, только в реверс-редукторе 8 включен фрикционный The tractor is reversed in the same way as the forward movement, only in the reverse gear 8 is the friction

тормоз заднего хода 21, а фрикционный тормоз переднего хода 20 выключен.the reverse brake 21, and the forward friction brake 20 is turned off.

Движение трактора свободным накатом осуществляется выключением фрикционного тормоза переднего хода 20 или фрикционного тормоза заднего хода 21 в реверс-редукторе 8 (нейтраль трансмиссии) и прекращением подачи топлива в двигатель 3.The tractor moves freely by turning off the forward friction brake 20 or the reverse friction brake 21 in the reverse gear 8 (transmission neutral) and shutting off the fuel supply to the engine 3.

Торможение поступательного движения трактора осуществляется прекращением подачи топлива в двигатель 3, выключением фрикционного тормоза 20 при движении передним ходом или выключением фрикционного тормоза 21 при движении задним ходом и включением обоих остановочных тормозов 24 в планетарном механизме поворота 10.Braking the translational movement of the tractor is carried out by stopping the supply of fuel to the engine 3, turning off the friction brake 20 when moving forward or turning off the friction brake 21 when reversing and turning on both stop brakes 24 in the planetary rotation mechanism 10.

Режим длительного торможения трактора при помощи двигателя 3 осуществляется путем обращения режима работы электропривода в целом при одновременном прекращении подачи топлива в двигатель. Валы входа и выхода электромеханической передачи 1 меняются своим функциональным назначением: первый становится ведущим, приводящим во вращение от звена 2 планетарного механизма двигатель 3 и преодолевающим его сопротивление, а второй - ведомым, получающим кинетическую энергию через ведущие колеса 12, бортовые редукторы 11, планетарный механизм поворота 10, главную передачу 9 и реверс-редуктор 8 от массы корпуса трактора. Для полной остановки трактора необходимо пользоваться остановочными тормозами 24.Long tractor braking with the help of the engine 3 is carried out by reversing the operating mode of the electric drive as a whole while stopping the supply of fuel to the engine. The input and output shafts of the electromechanical transmission 1 change their functional purpose: the first becomes the leading one, driving the engine 3 and overcoming its resistance, rotating from the link 2 of the planetary mechanism, and the second - driven, receiving kinetic energy through the driving wheels 12, final drives 11, planetary gear turn 10, the main gear 9 and the reverse gear 8 from the mass of the tractor body. To stop the tractor completely, use the stop brakes 24.

Криволинейное движение (поворот) трактора осуществляется двухступенчатым планетарным механизмом поворота 10. Для обеспечения поворота трактора с большими радиусами на одном из бортов выключается блокировочный фрикцион 22 и дозированной затяжкой ленточного тормоза 23 осуществляется подтормаживание ведущего колеса 12 этого борта, а угловая скорость ведущего колеса второго борта остается такой же, как была до входа трактора в поворот. Полной затяжкой ленточного тормоза 23 обеспечивается фиксированный радиус поворота, величина которого прямо пропорциональна величине кинематической характеристики планетарного механизма Curvilinear movement (rotation) of the tractor is carried out by a two-stage planetary rotation mechanism 10. To ensure the rotation of the tractor with large radii on one of the sides, the locking friction clutch 22 is turned off and the measured brake of the belt brake 23 is braked by the drive wheel 12 of this side, and the angular speed of the drive wheel of the second side remains the same as it was before the tractor entered the turn. The full tightening of the belt brake 23 provides a fixed turning radius, the magnitude of which is directly proportional to the magnitude of the kinematic characteristics of the planetary mechanism

поворота 10. Для обеспечения криволинейного движения трактора с еще меньшими радиусами поворота со стороны отстающего борта осуществляется дозированная затяжка остановочного тормоза 24 при отключенном блокировочном фрикционе 22 этого борта. При полной затяжке тормоза 24 обеспечивается поворот относительно этого борта с минимальным радиусом поворота, равным колее трактора.rotation 10. To ensure the curvilinear movement of the tractor with even smaller turning radii from the side of the lagging side, a metered tightening of the stop brake 24 is performed with the locking clutch 22 of this side disconnected. When the brake 24 is fully tightened, rotation relative to this side is ensured with a minimum turning radius equal to the track of the tractor.

Таким образом, предложенная электромеханическая трансмиссия обеспечивает: существенное снижение установочной мощности электрических машин, что ведет к уменьшению их массогабаритных показателей; переключение передач при полной разгрузке электропривода, что уменьшает время процесса переключения и исключает возникновение скачков напряжения и тока в главных цепях электропривода; автоматизацию переключения передач сравнительно простыми средствами, что позволяет использовать недорогие компактные и надежные системы управления; снижение работы буксования и повышение надежности и эффективности управляющих устройств; повышение общего коэффициента полезного действия трансмиссии машины.Thus, the proposed electromechanical transmission provides: a significant reduction in the installed capacity of electric machines, which leads to a decrease in their overall dimensions; gear shifting at complete unloading of the electric drive, which reduces the time of the switching process and eliminates the occurrence of voltage and current surges in the main circuits of the electric drive; gear shifting automation by relatively simple means, which allows the use of inexpensive compact and reliable control systems; reduction of slipping and increasing the reliability and efficiency of control devices; increasing the overall efficiency of the machine’s transmission.

Claims

Electromechanical transmission of a caterpillar tractor, containing an electromechanical transmission in the form of a planetary mechanism with two matching gears and two DC electric machines, the anchor windings of which are connected by flexible electrical communication, the main gear connected through a two-stage planetary rotation mechanism and two final drives with drive wheels, characterized the fact that the epicyclic gear of the planetary mechanism of the electromechanical transmission is connected to the first with a matching gear equipped with a friction control element, the planetary carrier is connected to a second matching gear equipped with a friction control element and a freewheel connected to the first electric machine, the sun gear is connected to the second electric machine and equipped with a friction brake, and the electromechanical transmission and the main gear are connected by a controlled reverse gear equipped with friction brakes for forward and reverse gears.