Гидромеханическая трансмиссия

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Гидромеханическая трансмиссия, содержащая входной и выходной валы, трехзвенный планетарный механизм, при этом входной вал кинематически связан с первым звеном планетарного механизма, а выходной вал соединен со вторым звеном планетарного механизма, две гидравлически связанные регулируемые гидромашины, управляемые муфты и зубчатые передачи, отличающаяся тем, что первая гидромашина кинематически связана с третьим звеном планетарного механизма через первые муфту и зубчатую передачу и через вторые муфту и зубчатую передачу - с первым звеном планетарного механизма, вторая гидромашина соединена через третьи муфту и зубчатую передачу с выходным валом и через четвертые муфту и зубчатую передачу - с первым звеном планетарного механизма. 2. Гидромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что водило, центральное колесо с внутренними зубьями и центральное колесо с наружными зубьями являются первым, вторым и третьим звеньями планетарного механизма соответственно.(56) 1. Комбайн самоходный кормоуборочный КСК-100. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Мн. Полымя, 1979. - С. 52. 2. А.с. СССР 691318, МПК 6017/10, 1977. 3. А.с. СССР 1435875, 1988. Фиг. 1 Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в трансмиссиях автомобилей и тракторов. 450 Бесступенчатые трансмиссии позволяют наилучшим образом согласовать характеристики двигателя с постоянно меняющимся дорожным сопротивлением, обеспечивая точное регулирование скорости движения и максимальную загрузку двигателя. Среди различных типов бесступенчатых передач наибольшее распространение получили гидрообъемные передачи, способные передавать большие нагрузки при достаточно высоком КПД. Известна гидрообъемная трансмиссия, содержащая регулируемый гидронасос, гидравлически связанный с нерегулируемым гидромотором, и трехскоростной механический редуктор 1. Трансмиссия имеет три диапазона бесступенчатого регулирования передаточного отношения с полнопоточной передачей всей мощности через гидрообъемную передачу. Из-за больших нагрузок на гидромашинах конструкция имеет повышенный вес и габариты и более низкий КПД, чем у механических передач. Поэтому полнопоточные гидрообъемные трансмиссии имеют ограниченное практические применение. Известна трансмиссия транспортного средства 2, содержащая гидравлически связанные гидромашины,планетарный механизм, одно из звеньев которого соединено с входным валом, другое звено - с выходным валом и с регулируемой гидромашиной, а третье звено связано через зубчатую передачу с нерегулируемой гидромашиной. Трансмиссия построена по двухпоточному принципу передачи мощности. Механическая часть мощности передается через планетарный механизм, гидравлический поток мощности направлен через гидрообъемную передачу. Благодаря разделению мощности на два потока снижается нагруженность гидрообъемной передачи, уменьшаются потери и возрастает КПД. В то же время данная трансмиссия имеет недостаточный диапазон бесступенчатого регулирования, который в гидрообъемных передачах уменьшается пропорционально снижению доли гидравлической мощности. Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является гидромеханическая трансмиссия,содержащая входной и выходной валы, трехзвенный планетарный механизм, при этом входной вал кинематически связан с первым звеном планетарного механизма, а выходной вал соединен со вторым звеном планетарного механизма, две гидравлически связанные регулируемые гидромашины, управляемые муфты и зубчатые передачи 3. В этой конструкции первая гидромашина соединена с третьим звеном планетарного механизма, вторая гидромашина - со вторым звеном. Две расположенные на входе муфты предназначены для связи входного вала с первым и третьим звеньями планетарного механизма, две установленные на выходе муфты служат для связи выходного вала с первым и вторым звеньями планетарного механизма. Конструкция позволяет получить два диапазона с двухпоточной передачей мощности и один диапазон с полнопоточной передачей мощности. Недостатком прототипа является то, что все муфты переключаются под нагрузкой, из-за чего происходит разрыв силового потока и возрастают динамические нагрузки. Передача имеет относительно небольшой диапазон бесступенчатого регулирования, верхнее значение которого ограничивается передаточным числом планетарного механизма при остановленном центральном колесе. Задачей полезной модели является обеспечение безударного переключения диапазонов и расширение пределов регулирования передаточного отношения. Задача решена в гидромеханической трансмиссии, содержащей входной и выходной валы, трехзвенный планетарный механизм, при этом входной вал кинематически связан с первым звеном планетарного механизма, а выходной вал соединен со вторым звеном планетарного механизма, две гидравлически связанные регулируемые гидромашины, управляемые муфты и зубчатые передачи, первая гидромашина кинематически связана с третьим звеном планетарного механизма через первые муфту и зубчатую передачу и через вторые муфту и зубчатую передачу - с первым звеном планетарного механизма, вторая гидромашина соединена через третьи муфту и зубчатую передачу с выходным валом и через четвертые муфту и зубчатую передачу - с первым звеном планетарного механизма. При этом водило, центральное колесо с внутренними зубьями и центральное колесо с наружными зубьями являются первым, вторым и третьим звеньями планетарного механизма соответственно. В заявляемой трансмиссии образованы новые связи между гидромашинами, звеньями планетарного механизма, зубчатыми передачами и муфтами. Переключение муфт производится при отсутствии нагрузки и равенстве скоростей соединяемых звеньев, что гарантирует их плавное и безударное переключение. Наличие трех диапазонов бесступенчатого регулирования расширяет кинематические возможности передачи и снижает нагруженность гидромашин. На фиг. 1 изображена кинематическая схема гидромеханической трансмиссии с соосным расположением гидромашин. На фиг. 2 показана кинематическая схема гидромеханической трансмиссии с несоосным расположением гидромашин. Гидромеханическая трансмиссия (фиг. 1) содержит входной вал 1, промежуточный вал 2 и выходной вал 3, планетарный механизм, включающий центральное колесо с наружными зубьями 4, водило 5 с сателлитами 6 и центральное колесо с внутренними зубьями 7, две гидравлически связанные регулируемые гидромашины 2 4508, 9. Гидромашина 8 жестко соединена с промежуточным валом 10, а гидромашина 9 - с валом 11. Входной вал 1 связан с валом 2 через зацепляющиеся зубчатые колеса 12, 13. Управляемые муфты 14, 15, 16, 17 предназначены для связи валов 10, 11 с другими звеньями передачи вал 10 и гидромашина 8 связаны с промежуточным валом 2 через муфту 14 и зацепляющиеся зубчатые колеса 18, 13, а также с центральным колесом 4 через муфту 15 и зацепляющиеся зубчатые колеса 19, 20 вал 11 и гидромашина 9 соединены с выходным валом 3 через муфту 17 и зацепляющиеся зубчатые колеса 21, 22, а также с промежуточным валом 2 через муфту 16 и зацепляющиеся зубчатые колеса 23, 24. Гидромашины 8, 9, валы 10, 11 расположены соосно, что позволяет использовать конструкцию гидрообъемной передачи с расположением гидромашин в общем корпусе. Гидромеханическая трансмиссия (фиг. 2) отличается тем, что гидромашины 8 и 9 расположены несоосно,имеют раздельные корпуса, что позволяет получить минимальный осевой габарит конструкции. Гидромеханическая трансмиссия (фиг. 1) работает следующим образом. Путем включения муфт 14-17 обеспечивается получение двух диапазонов бесступенчатого регулирования с двухпоточной передачей мощности и одного диапазона с полнопоточной передачей мощности. В таблице указаны включаемые на диапазонах муфты, параметры регулирования гидромашин и пределы бесступенчатого регулирования передаточного отношения при следующих соотношениях чисел зубьев 13/12,782 18/120,608 20/190,928 24/232,93 7/42,25 22/212,24. Параметр регулирования Низший двухпоточный Высший двухпоточный Полнопоточный Пределы бесступенчатого регулирования 00,8 0,81,57 Под передаточным отношением принято отношение оборотов выходного вала к оборотам входного вала. Под параметром регулирования понимается отношение текущего рабочего объема гидромашины к максимальному рабочему объему. На низшем диапазоне включены муфты 15 и 17. В нейтральном положении при остановленном выходном вале 3 гидромашины 8 и 9 имеют соответственно нулевой и максимальный рабочие объемы. Гидромашина 8 приводится от входного вала 1 через звенья 12, 13, 2, 5, 4, 20, 19, 15, 10, при этом гидромашина 9 и выходной вал 3 находятся в неподвижном состоянии. При увеличении рабочего объема гидромашины 8 происходит возрастание скорости гидромашины 9 и связанного с ней выходного вала 3. Планетарный механизм распределяет мощности на механический и гидравлический потоки. Механический поток мощности направлен через звенья 12, 13, 5, 6, 7 на выходной вал 3, где суммируется с гидравлическим потоком мощности, передающимся через звенья 5, 4, 20, 19, 15, 10, гидромашины 8, 9, звенья 11, 17, 21, 22. После достижения гидромашиной 8 максимального рабочего объема осуществляется регулирование гидромашиной 9 путем уменьшения ее рабочего объема. Если гидромашина 9 имеет нулевой рабочий объем, то гидромашина 8 находится в неподвижном состоянии, а вся мощность передается механическим путем через звенья 12, 13, 5, 6,7. На данном режиме достигается максимальный КПД передачи, а гидравлическая мощность равна нулю. Передаточные числа зубчатых передач 22, 21 и 23, 24 подобраны таким образом, что зубчатые колеса 21,23 и вал 11 вращаются синхронно с одинаковыми угловыми скоростями. Переключение с низшего на высший диапазон происходит плавно без нагрузки путем выключения муфты 17 и включения муфты 16. На высшем диапазоне регулируется гидромашина 9 путем увеличения ее рабочего объема в обратную сторону. Приводимое от гидромашины 8 центральное колесо 4 вращается в обратную сторону по отношению к водилу 5, что приводит к увеличению скорости вращения центрального колеса 7 и выходного вала 3. Разделение мощности на механический и гидравлический потоки производится через зубчатое колесо 24. Гидравлический поток мощности направлен через звенья 24, 23, 16, 11, гидромашины 9, 8, звенья 10, 15, 19, 20, 4, на водило 5, где суммируется с механическим потоком мощности и передается на центральное колесо 7 и выходной вал 3. На этом режиме отсутствует циркуляция мощности и достигается высокий КПД. Режим полнопоточной передачи мощности соответствует включенным муфтам 14 и 17. При этом муфта 14 включается плавно без нагрузки при остановленном выходном вале 3. На полнопоточном режиме мощность передается через звенья 12, 13, 18, 14, 10, 8, 9, 11, 17, 21, 22. Полнопоточный режим позволяет получить реверсивное вращение выходного вала 3 путем изменения рабочего объема гидромашины 8 в обратную сторону. Таким образом, заявляемая трансмиссия обеспечивает на всех режимах плавное включение муфт без нагрузки, что повышает надежность. Кроме того, путем увеличения числа диапазонов достигается расширение пределов регулирования передаточного отношения. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66