Многоступенчатые коробки передач

Автомобили с невысокой удельной мощностью двигателя для обеспечения высоких тягово-скоростных и топливно-экономических качеств снабжаются многоступенчатыми коробками передач. Мно­гоступенчатые (более 5—6 передач) коробки передач, выполненные по обычной схеме, имели бы увеличенные осевые размеры и, сле­довательно, длинные нежесткие валы, поэтому такие конструкции не получили распространения.

Существенного увеличения числа передач достигают усложне­нием конструкции коробки или применением дополнительных ко­робок передач, которые обычно выполняются двухступенчатыми, вследствие чего удваивают общее количество передач. При этом происходит разбиение всех передаточных чисел на два ряда в за­висимости от того, какая передача включена в дополнительной коробке.

Разбиение передач на ряды можно делать двояко (рис. 3.7). В первом случае (рис. 3.7 а) включение в дополнительной коробке передач не равного единице пе­редаточного числа дает передачу, деля­щую интервал между передаточными числами соседних передач основной ко­робки таким образом, чтобы все восемь передаточных чисел примерно подчи­нялись закону геометрической прогрес­сии. Такие дополнительные коробки на­зываются делителями. Во втором случае (рис. 3.76), передаточное число первой передачи дополнительной коробки пре­вышает передаточное число первой передачи основной коробки передач. Такие дополнительные коробки называются демультипли­каторами.

Дополнительные коробки передач могут располагаться перед основной коробкой или позади нее. Удвоения числа передач можно достичь и при выполнении делителя в общем с коробкой передач картере. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. Преимуществом показанного на рис. 3.8 варианта конструкции с передним расположением дополнительной коробки является воз­можность удвоения числа передач введением всего одной допол­нительной пары шестерен. При этом крутящий момент может под­водиться напрямую к первичному валу основной коробки, имеющей пять передач, или посредством шестерен 7 и 4 к промежуточному валу, соединенному в этом случае с вторичным валом еще пятью парами шестерен, считая и постоянную пару основной коробки.

Недостатком переднего расположения дополнительных коробок является невозможность иметь большое передаточное число пони-

Рис. 3.7. Законы распределения передаточных чисел в много­ступенчатых коробках передач а — при наличии делителя; б— при наличии

жающей передачи, так как в этом случае существенно возрастает крутящий момент, прикладываемый к валам основной коробки пе­редач, что вынуждает увеличивать ее размеры.

Из сказанного следует вывод, что перед основной коробкой передач рационально располагать дополнительные коробки, имею­щие небольшое передаточное число, то есть делители.

Конструкция коробки передач, показанной на рис. 3.8, предус­матривает ее использование как с дополнительной коробкой, так и без нее. Такое решение позволяет применять одну и ту же основную унифицированную коробку передач с делителем на автомобилях-тя­гачах, имеющих невысокую удельную мощность, и без делителя на одиночных строительных самосвалах.

Автомобиль, коробка передач которого показана на рис. 3.9, не имеет модификации в виде самосвала. Поэтому его коробка передач и делитель представляют собой единую конструкцию. Шестерни 7 и 9 образуют постоянную пару коробки передач, а шестерни 10 и 11 образуют дополнительную пару делителя. Особенностью такой схемы является то, что шестерня 1 на четных передачах (кроме восьмой), вращаясь относительно вторичного вала, нагружена зна­чительными радиальными и осевыми силами. Поэтому она уста­новлена на валу при помощи подшипникового узла, имеющего повышенные сложность и размеры.

На больших грузовых автомобилях, коробки передач которых должны иметь большое передаточное число низшей передачи, часто

Рис. 3.8. Десятиступенчатая коробка передач с передним

делителем

применяют дополнительную коробку - демультипликатор (рис. 3.10). Размеры и масса основной коробки, при этом значительно умень­шаются, так как ее наибольшее передаточное число в этом случае снижается в весьма большой степени. Однако демультипликатор должен иметь очень большие размеры, что объясняется его большим передаточным числом, превышающим наибольшее передаточное число основной коробки и большим входным крутящим моментом. Для уменьшения размеров в качестве демультипликаторов приме­няют планетарные передачи.

Работу планетарных передач удобно изучать при помощи плана скоростей, показывающего соотношение линейных (окружных) и угловых скоростей вращающихся деталей.

На рис. 3.11 отложена в масштабе (отрезок АБ) окружная скорость V1 зубьев ведущего солнечного колеса 1. Расстояние ОА равняется r1, а так как угловая скорость следовательно, тангенс угла

АОБ равен угловой скорости W1 колеса 1. Сателлиты 2 зацеплены одновременно с солнечным 7 и эпициклическим 3 колесами. Оче­видно, окружная скорость зуба сателлита, зацепленного с солнечным

Рис. 3.9. Восьмиступенчатая коробка передач грузового автомобиля

Рис. 3.10. Десятиступенчатая коробка передач с задним дополнительным редуктором

колесом, будет равна Кь а окружная скорость зуба, зацепленного с неподвижным колесом, будет равна нулю. Поэтому окружная скорость любой точки сателлита, лежащей на линии ЕЖ, будет определяться горизонталью, проведенной на соответствующей вы­соте между отрезками АВ и БВ. Для оси сателлита, расположенной на радиусе г4, окружная скорость К4 выражается отрезком ГД. Угловая скорость объединяющего оси сателлитов водила 4 равна —, сле-

Рис. 3.11. Анализ передаточных чисел планетарной передачи демультипликатора

довательно, равна тангенсу угла ГОД. Из плана скоростей видно, что угол АОБ, выражающий угловую скорость ведущего солнечного колеса, больше угла ГОД, выражающего угловую скорость ведомого звена - водила. На основании изложенного можно сделать вывод, что при ведущем солнечном и остановленном эпициклическом ко­лесах простейший одинарный планетарный ряд является понижаю­щим редуктором.

В демультипликаторе коробки передач, изображенной на рис. 3.10, синхронизатор 17, находящийся в левом положении, со­единяет с корпусом эпициклическое колесо 75, что соответствует включению низшей передачи демультипликатора. Перемещение синхронизатора вправо приведет к жесткому соединению эпицик­лического колеса с водилом 16, то есть к блокировке планетарного ряда, при которой его передаточное число равняется единице.

Особенности конструкции и работы более сложных планетарных передач изложены в главе 4.