Geraet4501 (kedoki) wrote,
Geraet4501
kedoki

Category:

Двухрядные планетарные передачи и КПП Leopard 1

В предыдущих трёх постах я объяснял суть работы простейших планетарных механизмов, показал, как составляется очень простая планетарная коробка передач и описал похожую на неё реальную конструкцию PP45 фирмы Pulsgetriebe. Сегодня мы углубимся в эти пучины, рассмотрим двухступенчатый планетарный механизм поворота и работу коробки передач серийных Леопардов. Знание этой матчасти поможет нам в следующий раз подступиться к гидромеханической трансмиссии Voith для Tiger (P) Typ 102, в которой используется двухступенчатый планетарный механизм поворота.

БДГМТОБТЛДПВ:



Возьмём простейший планетарный механизм, который мы уже рассмотрели:

Напомню, работает он в двух режимах. Предположим, эпицикл через коробку передач связан с двигателем, а водило с ведущим колёсом. Когда тормоз не включен, мощность на ведущее колесо не передаётся, а солнечная шестерня вращается вхолостую. Если затянуть тормоз, то солнечная шестерня заблокируется, а мощность пойдёт на ведущее колесо и машина начнёт движение. Осталось добавить остановочные тормоза и механизм поворота готов:

Во время прямолинейного движения включены тормоза Т1 и Т3. Для поворота, например, вправо нужно отпустить тормоз Т3, при этом правая гусеница начнёт замедляться. Для более крутого поворота затягивается остановочный тормоз Т4, который полностью блокирует отстающую гусеницу. Такие механизмы использовались на многих немецких танках, таких как Pz.Kpfw.IV. По сути, это более надёжный и прогрессивный аналог бортовых фрикционов.

Проблема этого механизма, как и бортовых фрикционов, в том, что он эффективно работает только при движении вперёд и при повороте с полностью заблокированной гусеницей. Для того, чтобы лишь ненамного снизить скорость гусеницы, нужно частично отпускать тормоз солнечной шестерни, а это пробуксовка, повышенный износ тормоза из-за трения и выделение большого количества тепла. Решение напрашивается само собой. Скорость ведущего колеса зависит от скорости вращения солнечной шестерни. Пока мы используем её только в двух режимах: или холостые обороты, или полная блокировка. Но ведь можно сделать так, чтобы она вращалась и с другими определёнными скоростями, тогда мы получим возможность устойчивого поворота с несколькими расчётными радиусами без насилия над тормозами.

Реализовать эту нехитрую идею можно разными способами, например, введением фрикционов для связи солнечных шестерней с водилами. Такая схема используется на многих советских танках и САУ, таких как ИС-2, Т-54 и ИСУ-152. В нейтральном положении все тормоза и фрикционы выключены, солнечная шестерня вращается вхолостую, а мощность не идёт на ведущие колёса. Для движения по прямой включается фрикцион Ф, он связывает солнечную шестерню с водилом. Все части планетарного механизма вращаются как одно целое, передаточное число равно единице.

Теперь начнём поворот. Сперва выключается фрикцион Ф и начинает затягиваться тормоз Т1. Солнечная шестерня тормозится, поэтому планетарный механизм начинает работать как понижающий редуктор и гусеница вращается медленее. При этом на ней возрастает сила тяги, тормоза и сцепления не пробуксовывают, а поворот устойчив и предсказуем. Если нужно повернуть с меньшим радиусом, то тормоз Т1 выключается и гусеница полностью блокируется тормозом Т2. Таким образом этот механизм поворота помимо полностью заблокированной гусеницы может работать в двух расчётных режимах с разными передаточными числами, поэтому он называется двухступенчатым. Он хорош не только простотой и компактностью, но и тем, что его можно использовать как понижающую передачу. Действительно, если отпустить фрикционы и затянуть тормоза солнечных шестерней, то скорость танка снизится, а крутящий момент возрастёт. Это пригодится при движении в лютых говнах или при буксировании другого танка во время трогания с места. С другой стороны, если нужно совершить поворот с другими радиусами, то возникают те же проблемы, что и с одноступенчатым механизмом поворота.

Заметим, что двухступенчатый механизм поворота - это, по сути, простейшая двухскоростная планетарная коробка передач. Давайте разовьём её идеи в полноценную коробку передач с четырьмя скоростями. За основу возьмём планетарный ряд, в котором эпицикл блокируется тормозом Т1, ведущий полый вал вращает солнечную шестерню, а ведомый вал связан с водилом и находится внутри ведущего:

Этот механизм даёт нам только одну скорость при затянутом тормозе, то есть эпицикл или вращается вхолостую на нейтрали, или же он полностью заблокирован. Если мы будем принудительно вращать эпицикл с некоторыми скоростями, то получим и другие передачи. Добавим второй планетарный ряд и соединим эпицикл первого ряда с водилом второго:

Первая скорость включается тормозом Т1, который полностью блокирует эпицикл, это понятно. При этом заблокируется и водило второго ряда, поэтому второй эпицикл будет вращаться вхолостую. Для включения второй скорости затянем тормоз Т2. Он заблокирует второй эпицикл, поэтому второе водило начнёт вращать первый эпицикл с определённой скоростью. Итоговая скорость зависит от обортов первого эпицикла и ведущего вала, вращающего солнечные шестерни. Две скорости - это маловато, поэтому добавим ещё один ряд по той же схеме:

Мы уже разобрали первые две скорости, которые включаются тормозами Т1 и Т2, поэтому повторяться не будем и разберём третью скорость. При включении тормоза Т3 останавливается третий эпицикл, поэтому третье водило вращает второй эпицикл. Раз двигатель вращает вторую солнечную шестерню при вращающемся втором эпицикле, то и второе водило тоже будет вращаться. Оно вращает связанный с ним первый эпицикл, значит, вращается и выходной вал коробки передач. Для получения четвёртой передачи мы вновь можем добавить четвёрный планетарный ряд, но можно поступить и проще:

Вместо четвёртого ряда мы добавили фрикцион, который связывает солнечную шестерню третьего ряда с соответвующим водилом, поэтому они начинают вращаться как одно целое. Стало быть, с ними заодно вращается и эпицикл второго ряда, а дальше всё по аналогии: водило второго ряда передаёт мощность на первый эпицикл, значит, первое водило передаёт мощность на выходной вал.

Если совсем просто, то суть работы такова. Эпицикл первого планетарного ряда может вращаться с разными скоростями (вплоть до полной остановки) в зависимости от того, какой тормоз или сцепление включены. А скорость выходного вала зависит от отношения скоростей солнечной шестерни и этого самого эпицикла. Стало быть, при одних и тех же оборотах ДВС изменяя скорость вращения эпицикла первого ряда (включением торомозов и сцепления) мы можем менять скорость вращения выходного вала.

Осталось разобраться с задним ходом. Как и на PP45, реализуем его отдельно чтобы получить четыре скорости и переднего, и заднего хода:

Для переднего хода включается фрикцион ПХ, который соединяет ведущий вал с валом солнечных шестерней, после чего они вращаются как одно целое. Для заднего хода затягивается тормоз ЗХ, который блокирует водило, при этом мощность идёт через планетарный ряд, меняющий направление вращения.

Если теперь мы заменим тормоза на многодисковые сцепления и добавим в схему гидротрансформатор и механизм поворота, то получим трансмиссию Leopard 1. Правда, реально на ней использовались только первые две скорости заднего хода.


Что можно сказать об этой коробке передач? PP45 с теми же четырьмя планетарными рядами даёт вдвое больше передач - по 8 вперёд и назад (на практике использовалось 7 вперёд и назад). В Leopard 1 на каждую передачу приходится одно сцепление, а в PP45 на восемь передач только шесть сцеплений. Зато КПП Леопарда позволяет подбирать передаточные числа рационально, да и механизм включения передач на неё проще, ведь каждая передача включается только одним сцеплением. Тем более, благодаря использованию гидротрансформатора большое число скоростей и их диапазон не требовались.
Tags: танкач, трансмиссии
Subscribe

  • Обзор двухтактных дизелей, часть 2

    В первой части статьи мы говорили о принципах двухтактных двигателей и разобрали схему двухтактного двигателя со встречно-движущимися поршнями на…

  • Обзор двухтактных дизелей, часть 1

    Просматривая материалы по Е-серии я заинтересовался упоминаниями двухтактного танкового дизельного двигателя TM118 фирмы…

  • Дайджест из ВК #2

    Очередная подборка небольших постов из ВК о бронетехнике: Богатый внутренний мир ARL 44 И снова обозначения немецкой бронетехники (всё никак не…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments