RU2298505C2

RU2298505C2 - Steplessly variable rotation mechanism for track-type machine

Info

Publication number: RU2298505C2
Application number: RU2002122173/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Гусев (RU); Михаил Николаевич Гусев; Юрий Иванович Ширшов (RU); Юрий Иванович Ширшов
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2007-05-10
Also published as: RU2002122173A

Abstract

FIELD: transport engineering, in particular, equipment used in transmissions of track-type transportation machines.

SUBSTANCE: steplessly variable differential rotation mechanism has flat differential, two three-linked planetary gear set, and reversing hydrostatic drive. Differential 5 and planetary gear set 6, 7 are arranged on single axis. Epicyclic gear 17 of differential is connected to input shaft 1 and pump shaft of hydrostatic drive. Carrier 16 of differential is connected to central gear 19 of first planetary gear set 6 and with right-handed output shaft 2. Central gear 15 of differential is connected to central gear 23 of second planetary gear set 7 and left-handed output shaft 2. Carriers 21, 25 of first and second planetary gear rows are rigidly joined to one another. Epicyclic gear 20 of first planetary gear row is rigidly joined to casing 4. Epicyclic gear 24 of second planetary gear row is joined with motor shaft of hydrostatic drive. Mechanism provides stepless changing of rotation from zero to value enabled by set power of hydrostatic drive.

EFFECT: reduced sizes and weight of steplessly variable mechanism.

1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к механизмам поворота, применяемым в трансмиссиях гусеничных транспортных средств.The invention relates to transport machinery, and in particular to turning mechanisms used in transmissions of tracked vehicles.

Известны бесступенчатые механизмы поворота гусеничных машин с двойным подводом мощности. Например, механизм поворота, приведенный в книге «Транспортные машины с газотурбинными двигателями» под ред. Н.С.Попова, Ленинград, «Машиностроение», 1987, стр.114, рис.3.9, содержит два планетарных ряда, расположенных после центральной коробки передач и регулируемую гидрообъемную передачу (ГОП). Эпициклические шестерни планетарных рядов связаны между собой и с выходным валом коробки передач. Солнечные шестерни связаны между собой через редукторы и соединительный вал с общим передаточным числом, равным -1, обеспечивающим их вращение с равной угловой скоростью, но в разные стороны.Stepless turning mechanisms of tracked vehicles with double power supply are known. For example, the rotation mechanism described in the book "Transport vehicles with gas turbine engines", ed. N. S. Popova, Leningrad, “Mechanical Engineering”, 1987, p. 114, Fig. 3.9, contains two planetary gears located after the central gearbox and an adjustable hydrostatic transmission (GOP). The epicyclic gears of the planetary gears are connected with each other and with the output shaft of the gearbox. Sun gears are interconnected through gears and a connecting shaft with a total gear ratio of -1, ensuring their rotation with equal angular speed, but in different directions.

Водила планетарных рядов связаны соответственно с правым и левым выходными валами механизма поворота, связанными, в свою очередь, с левым и правым ведущими колесами.Drove planetary gears are connected respectively with the right and left output shafts of the rotation mechanism, connected, in turn, with the left and right drive wheels.

Реверсивная ГОП состоит из регулируемого насоса и нерегулируемого мотора. Вал мотора ГОП связан соединительным валом и, соответственно, через редукторы с солнечными шестернями.Reversible GOP consists of an adjustable pump and an unregulated motor. The shaft of the GOP motor is connected by a connecting shaft and, accordingly, through gears with sun gears.

При прямолинейном движении мощность через коробку передач передается на эпициклические шестерни, насос ГОП отрегулирован на нулевую подачу, вал мотора и связанные с ним солнечные шестерни неподвижны. Выходные валы механизма поворота вращаются с одинаковой скоростью.In a rectilinear motion, power is transmitted through the gearbox to the epicyclic gears, the GOP pump is adjusted to zero flow, the motor shaft and the associated sun gears are stationary. The output shafts of the rotation mechanism rotate at the same speed.

При повороте регулируется подача рабочей жидкости насоса ГОП в мотор в соответствии с требуемым радиусом и направлением поворота. Вал мотора и, соответственно, солнечные шестерни планетарных рядов вращаются. Скорость водила планетарного ряда, у которого направление вращения эпициклической и солнечной шестерен совпадает увеличивается, а скорость водила планетарного ряда, у которого направление вращения эпициклической и солнечной шестерен разные - уменьшается. Ведущие колеса машины при этом имеют разную скорость и она входит в поворот. Регулирование подачи рабочей жидкости осуществляется плавно от нуля до требуемого значения, и поэтому изменение радиуса поворота происходит бесступенчато.When turning, the flow of the working fluid of the GOP pump into the motor is regulated in accordance with the required radius and direction of rotation. The motor shaft and, accordingly, the sun gears of the planetary gears rotate. The planet carrier speed, in which the direction of rotation of the epicyclic and sun gears coincides increases, and the planet carrier speed, in which the direction of rotation of the epicyclic and sun gears are different, decreases. The driving wheels of the car at the same time have different speeds and it enters into a turn. The regulation of the flow of the working fluid is carried out smoothly from zero to the desired value, and therefore the change in the radius of rotation occurs steplessly.

К недостатку механизма поворота можно отнести сложность компоновочных решений, связанных с необходимостью размещения соединительного вала и нескольких редукторов, включая редукторы, связывающие солнечные шестерни.The disadvantage of the rotation mechanism can be attributed to the complexity of layout solutions associated with the need to place the connecting shaft and several gearboxes, including gearboxes connecting the sun gears.

Наиболее близок к предлагаемому принятый за прототип механизм поворота, приведенный в книге «Основы применения гидрообъемных вариаторов в танковых трансмиссиях». Бурцев С.Е. Киевское высшее танковое инженерное ордена Красной звезды Училище имени маршала Советского Союза Якубовского И.И. Киев. 1983, стр.176, рис.3.20.Closest to the proposed adopted for the prototype of the rotation mechanism given in the book "Fundamentals of the use of hydrostatic variators in tank transmissions." Burtsev S.E. Kiev Higher Tank Engineering Order of the Red Star School named after Marshal of the Soviet Union I. Yakubovsky Kiev. 1983, p. 176, fig. 3.20.

Он имеет дифференциал, два трехзвенных планетарных ряда, два редуктора, тормоз и ГОП с регулируемым насосом и нерегулируемым мотором. Дифференциал и планетарные ряды расположены на паралельных валах. Дифференциал имеет водило и две солнечные шестерни, а каждый планетарный ряд - водило, эпициклическую шестерню и солнечную шестерню. Водило дифференциала связано с выходным валом коробки передач или непосредственно с коленчатым валом двигателя (при использовании бортовых коробок передач), а первая и вторая солнечные шестерни с левым и правым выходными валами соответственно. Водило первого планетарного ряда связано с первой солнечной шестерней дифференциала через первый редуктор, а его солнечная шестерня - с тормозом. Водило второго планетарного ряда связано со второй солнечной шестерней дифференциала через второй редуктор, а его солнечная шестерня - с валом мотора ГОП. Эпициклические шестерни обоих планетарных рядов жестко связаны между собой. Мотор ГОП связан гидравлическими магистралями с насосом.It has a differential, two three-link planetary gear sets, two gearboxes, a brake and a GOP with an adjustable pump and an unregulated motor. Differential and planetary gears are located on parallel shafts. The differential has a carrier and two sun gears, and each planetary gear has a carrier, an epicyclic gear and a sun gear. The differential carrier is connected with the output shaft of the gearbox or directly with the crankshaft of the engine (when using final drives), and the first and second sun gears with the left and right output shafts, respectively. The carrier of the first planetary gear set is connected to the first sun gear of the differential through the first gearbox, and its sun gear - to the brake. The carrier of the second planetary gear set is connected to the second sun gear of the differential through the second gearbox, and its sun gear - to the shaft of the GOP motor. The epicyclic gears of both planetary gears are rigidly interconnected. The GOP motor is connected by hydraulic lines to the pump.

Механизм имеет два режима поворота. Первый режим - бесступенчатый, за счет регулирования подачи рабочей жидкости насоса ГОП, второй - вокруг остановленной гусеницы за счет включения остановочного тормоза одного из бортов гусеничной машины. На первом режиме тормоз, связанный с солнечной шестерней первого планетарного ряда, включен. На втором режиме ГОП в формировании радиуса поворота не участвует и тормоз выключен. Этот режим используется при недостаточной мощности ГОП.The mechanism has two rotation modes. The first mode is stepless, by regulating the supply of the working fluid of the GOP pump, the second is around a stopped track due to the application of a stop brake of one of the sides of the tracked vehicle. In the first mode, the brake associated with the sun gear of the first planetary gear set is engaged. In the second mode, the GOP does not participate in the formation of the turning radius and the brake is turned off. This mode is used for insufficient GOP power.

Механизм обеспечивает бесступенчатое изменение радиуса поворота в диапазоне, соответствующем выбранной установочной мощности ГОП.The mechanism provides a stepless change in the radius of rotation in the range corresponding to the selected GOP installation power.

Недостатком этого механизма поворота является сложное компоновочное решение, вызванное необходимостью размещения двух редукторов, соединяющих звенья, а также дифференциала и планетарных рядов, на параллельно расположенных валах. Это ведет к усложнению конструкции, повышенным габаритам и массе.The disadvantage of this rotation mechanism is a complex layout solution, caused by the need to place two gearboxes connecting the links, as well as the differential and planetary gears, on parallel shafts. This leads to a complication of the design, increased dimensions and weight.

Решаемая задача изобретения - упрощение конструкции, уменьшение габаритов и массы.The object of the invention is to simplify the design, reduce the size and weight.

Поставленная задача достигается тем, что механизм поворота содержит входной вал, правый и левый выходные валы, плоский дифференциал, два трехзвенных планетарных ряда и реверсивную регулируемую гидрообъемную передачу. Плоский дифференциал содержит эпициклическую шестерню, солнечную шестерню, водило и блок двойных сателлитов. Каждый планетарный ряд содержит солнечную шестерню, эпициклическую шестерню, водило и блок сателлитов. Дифференциал и оба планетарных ряда расположены на одной оси. Гидрообъемная передача содержит регулируемый насос и нерегулируемый мотор. Солнечная шестерня дифференциала связана с левым выходным валом, водило - с правым выходным валом, а эпициклическая шестерня - с входным валом механизма поворота. Солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с корпусом, а его эпициклическая шестерня жестко связана с правым выходным валом. Солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с валом ГОП, а его эпициклическая шестерня - с левым выходным валом. Водила планетарных рядов жестко соединены друг с другом.The problem is achieved in that the rotation mechanism contains an input shaft, right and left output shafts, a flat differential, two three-link planetary gear sets and a reversible adjustable hydrostatic transmission. The flat differential contains an epicyclic gear, a sun gear, a carrier and a block of double satellites. Each planetary gear set contains a sun gear, an epicyclic gear, a carrier and a satellite block. The differential and both planetary gears are located on the same axis. The hydrostatic transmission contains an adjustable pump and an unregulated motor. The differential sun gear is connected to the left output shaft, the carrier to the right output shaft, and the epicyclic gear to the input shaft of the rotation mechanism. The sun gear of the first planetary gear set is connected to the housing, and its epicyclic gear is rigidly connected to the right output shaft. The sun gear of the second planetary gear set is connected to the GOP shaft, and its epicyclic gear is connected to the left output shaft. Drove planetary gears are rigidly connected to each other.

Механизм поворота обеспечивает бесступенчатое изменение радиуса поворота гусеничной машины в диапазоне, соответствующем выбранной установочной мощности ГОП.The rotation mechanism provides a stepless change in the radius of rotation of the tracked vehicle in the range corresponding to the selected installation capacity of the GOP.

Схема механизма поворота позволяет обеспечить компактную конструкцию, размещенную целиком на одной оси.The scheme of the rotation mechanism allows for a compact design, placed entirely on one axis.

На чертеже представлена кинематическая схема механизма поворота с ориентировочным соблюдением взаимного расположения ее составных частей.The drawing shows a kinematic diagram of the rotation mechanism with indicative observance of the relative position of its components.

Механизм поворота содержит входной 1, правый 2 и левый 3 выходные валы, установленные в корпусе 4, плоский дифференциал 5, два трехзвенных планетарных ряда 6 и 7, реверсивную гидрообъемную передачу 8 и редукторы 9 и 10. Гидрообъемная передача имеет регулируемый насос 11 и нерегулируемый мотор 12, вал насоса 13 и вал мотора 14. Плоский дифференциал 5 содержит солнечную шестерню 15, водило 16, эпициклическую шестерню 17 и блок сателлитов 18. Первый планетарный ряд 6 содержит солнечную шестерню 19, эпициклическую шестерню 20, водило 21 и блок сателлитов 22. Второй планетарный ряд содержит солнечную шестерню 23, эпициклическую шестерню 24, водило 25 и блок сателлитов 26. Входной вал механизма поворота 1 жестко связан с эпициклической шестерней 17 дифференциала 5 и через редуктор 9 с валом 13 насоса 11 гидрообъемной передачи 8. Водило 16 дифференциала соединено с левым выходным валом 2 и солнечной шестерней 19 первого планетарного ряда 6. Солнечная шестерня 15 дифференциала соединена с солнечной шестерней 23 второго планетарного ряда 7 и правым выходным валом 3. Эпициклическая шестерня 20 жестко связана с корпусом 4. Водила 21 и 25 первого и второго планетарных рядов 6 7 жестко связаны друг с другом. Эпициклическая шестерня 24 второго планетарного ряда 7 связана через редуктор 10 с валом 14 мотора 12 гидрообъемной передачи.The rotation mechanism contains input 1, right 2 and left 3 output shafts installed in the housing 4, a flat differential 5, two three-link planetary gear sets 6 and 7, a reversible hydrostatic transmission 8 and gearboxes 9 and 10. The hydrostatic transmission has an adjustable pump 11 and an unregulated motor 12, the pump shaft 13 and the motor shaft 14. The flat differential 5 contains the sun gear 15, carrier 16, the epicyclic gear 17 and the satellite block 18. The first planetary gear 6 contains the sun gear 19, the epicyclic gear 20, carrier 21 and the satellite block 22. Secondthe lanetary row contains a sun gear 23, an epicyclic gear 24, a carrier 25 and a satellite block 26. The input shaft of the rotation mechanism 1 is rigidly connected to the epicyclic gear 17 of the differential 5 and through the gearbox 9 with the shaft 13 of the pump 11 of the hydrostatic transmission 8. The carrier 16 of the differential is connected to the left the output shaft 2 and the sun gear 19 of the first planetary gear 6. The sun gear 15 of the differential is connected to the sun gear 23 of the second planetary gear 7 and the right output shaft 3. The epicyclic gear 20 is rigidly connected to the housing 4. Drove 21 and 25 of the first and second planetary rows 6 7 are rigidly connected to each other. The epicyclic gear 24 of the second planetary gear set 7 is connected through a gearbox 10 to the shaft 14 of the hydrostatic transmission motor 12.

В случае применения в трансмиссии центральной коробки передач входной вал механизма поворота связан с ее выходным валом, а выходные валы механизма поворота - с правым и левым ведущими колесами машины. В случае применения в трансмиссии бортовых коробок передач входной вал механизма поворота связан с валом двигателя, а его выходные валы - с входными валами правой и левой бортовых коробок передач соответственно.If a central gearbox is used in the transmission, the input shaft of the rotation mechanism is connected to its output shaft, and the output shafts of the rotation mechanism are connected to the right and left driving wheels of the machine. If on-board gearboxes are used in the transmission, the input shaft of the rotation mechanism is connected to the engine shaft, and its output shafts are connected to the input shafts of the right and left side gearboxes, respectively.

Механизм поворота работает следующим образом.The rotation mechanism operates as follows.

При прямолинейном движении орган управления регулируемого насоса 11 выставлен в положение, соответствующее нулевой подаче рабочей жидкости. Вал 14 мотора и эпициклическая шестерня 24 планетарного ряда 7, связанная с ним, при этом неподвижны. Мощность от двигателя передается на входной вал 1 механизма поворота и далее на эпициклическую шестерню 17 и блок двойных сателлитов 18 дифференциала 5. На блоке дифференциала поток мощности разделяется на две равные части, из которых одна часть передается через водило 16 на правый выходной вал 2, а другая через солнечную шестерню 15 на левый выходной вал 3. Оба выходных вала вращаются с одинаковой скоростью, машина сохраняет прямолинейное движение.When the movement is rectilinear, the control element of the adjustable pump 11 is set to the position corresponding to the zero flow of the working fluid. The motor shaft 14 and the epicyclic gear 24 of the planetary gear set 7 associated with it are stationary. The power from the engine is transmitted to the input shaft 1 of the rotation mechanism and then to the epicyclic gear 17 and the block of dual satellites 18 of differential 5. On the differential block, the power flow is divided into two equal parts, of which one part is transmitted via carrier 16 to the right output shaft 2, and the other through the sun gear 15 to the left output shaft 3. Both output shafts rotate at the same speed, the machine maintains a rectilinear motion.

При повороте вправо с помощью органа управления насоса 11 регулируется подача рабочей жидкости в мотор 12 от нуля до значения, соответствующего выбранному радиусу поворота машины. Орган управления отклоняется в сторону, при котором вал 14 вращается в ту же сторону, что и вал 13 насоса 11. Кинематическая схема и связи между звеньями обеспечивают при этом уменьшение угловой скорости вращения выходного вала 2 и увеличение угловой скорости вращения выходного вала 3 пропорционально отклонению органа управления подачей насоса рабочей жидкости. Левый борт машины при этом становится забегающим, а правый - отстающим.When turning to the right using the control element of the pump 11, the flow of working fluid into the motor 12 is regulated from zero to a value corresponding to the selected turning radius of the machine. The control deviates to the side where the shaft 14 rotates in the same direction as the shaft 13 of the pump 11. The kinematic scheme and the links between the links provide a decrease in the angular velocity of rotation of the output shaft 2 and an increase in the angular velocity of rotation of the output shaft 3 in proportion to the deflection of the body control the flow of the pump fluid. At the same time, the left side of the car becomes runaway, and the right side becomes lagging.

При повороте влево с помощью органа управления насоса 11 регулируется подача рабочей жидкости в мотор 12 от нуля до значения, соответствующего выбранному радиусу поворота машины. Орган управления отклоняется в сторону, при котором вал 14 вращается в сторону противоположную направлению вращения вала 13 насоса 11. Кинематическая схема и связи между звеньями обеспечивают при этом увеличение угловой скорости вращения выходного вала 2 и уменьшение угловой скорости вращения выходного вала 3 пропорционально отклонению органа управления подачей насоса рабочей жидкости. Левый борт машины при этом становится отстающим, а правый - забегающим.When turning to the left with the help of the control element of the pump 11, the flow of working fluid into the motor 12 is regulated from zero to a value corresponding to the selected turning radius of the machine. The control deviates to the side where the shaft 14 rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the shaft 13 of the pump 11. The kinematic scheme and the links between the links provide an increase in the angular speed of rotation of the output shaft 2 and a decrease in the angular speed of rotation of the output shaft 3 in proportion to the deviation of the feed control working fluid pump. At the same time, the left side of the car becomes lagging behind, and the right side becomes running behind.

Особенностью данного механизма поворота является улучшение массогабаритных показателей, поскольку планетарные ряды и дифференциал расположены на одной оси и для соединения их звеньев не требуется применения редукторов и дополнительных валов.A feature of this rotation mechanism is the improvement of overall dimensions, since the planetary gears and differential are located on the same axis and the use of gears and additional shafts is not required to connect their links.

Claims

A caterpillar turning mechanism, comprising an input shaft, a right and left output shaft, a differential, two three-link planetary gear sets, each consisting of a sun gear, an epicyclic gear and a satellite block, as well as a reversible hydrostatic transmission, consisting of an adjustable pump, the shaft of which is connected to the input shaft, and unregulated motor, characterized in that the differential is made flat, containing a carrier, epicyclic and sun gears, as well as a block of double satellites, and its epicyclic gear connected to the input shaft and through the first gearbox to the hydrostatic pump shaft, the carrier to the right output shaft and the sun gear of the first planetary gear set, and its sun gear to the sun gear of the second planetary gear set and to the left output shaft, the epicyclic gear of the first planetary gear set rigidly connected to the housing, and the epicyclic gear of the second planetary gear set through the second gearbox - with the shaft of the hydrostatic transmission motor, the carrier of both planetary gear sets were rigidly connected to each other.