Geraet4501 (kedoki) wrote,
Geraet4501
kedoki

Categories:

Трансмиссия танка. Часть третья: постоянное зацепление шестерён и синхронизация

Оригинал взят у kedoki в Трансмиссия танка. Часть третья: постоянное зацепление шестерён и синхронизация
В предыдущей части описывалась простейшая двухвальная коробка передач, в которой включение передач осуществлялось подвижными каретками. Обычно о таких КПП говорят: с надвижными шестернями. Хотя конструктивно они очень просты, а потому удобны для производства и ремонта, уже в 40-е годы их вовсю вытесняли более совершенные конструкции. О них сегодня и пойдёт речь.

КДПВ - КПП Т-62 с шестернями постоянного зацепления:


Разумеется, начать нужно с того, чем же так плохи коробки передач с подвижными шестернями.

Удар зубьев при включении.
Снова воспользуемся рисунком нашей двухвальной КПП:
04 Принцип работы КПП.png

Начнём вращать ведущий вал, вместе с ним будут вращаться три шестерни. В каждый момент зубья шестерён проходят некоторый путь с дугообразной траекторией. Скорость, с которой они проходят это путь называется окружной скоростью. Чем дальше зуб шестерни находится от её центра, тем больше будет окружная скорость при прочих равных. Следовательно, чем больше радиус шестерни, тем быстрее в пространстве перемещаются её зубья.

Нейтральная передача.png

Проблема состоит в следующем. В нашей конструкции применены шестерни пяти различных диаметров, то есть при одинаковых числах оборотов валов зубья разных шестерён будут вращаться с пятью разными окружными скоростями. К чему это ведёт? Для наглядности и простоты включим третью передачу. Скорости вращения валов одинаковы, но у шестерней разного диаметра будут различные окружные скорости. Теперь включим вторую передачу. Шестерня z5 сдвигается вправо, но хотя ведомый вал уже не связан с ведущим, он всё ещё вращается по инерции примерно с прежней скоростью. Окружная скорость шестерни z3 в четыре раза больше, чем у z4. Следовательно, при включении второй передачи шестерня z3 резко затормозится и её скорость снизится в 4 раза. Это торможение произойдёт за счёт сильного удара зубьев. Есть ли в этом хоть что-то хорошее? Нет, поскольку от сильных нагрузок зубья быстрее изнашиваются, а для включения передач нужно приложить значительную силу.

Как уменьшить усилия для включения передачи и увеличить ресурс механизма? Это достигается различными способами. Перед включением нужной передачи КПП расцепляется с двигателем (об этом поговорим в другой раз), благодаря чему ведущий вал вращается по инерции и его можно затормозить. Но даже этого недостаточно. Передачи включаются с трудом, а из картера коробки слышен зубовный скрежет.

Постоянное зацепление шестерён.
Проблему можно устранить фундаментально, а именно: сделать так, чтобы шестерни всегда были сцеплены между собой. В этом случае их не нужно будет сдвигать, а удара зубьев не произойдёт. Весьма основательная идея, не так ли? Рассмотрим, как включаются передачи в КПП с постоянным зацеплением шестерён, а заодно и переделаем наше двухвальное убожество, применив на нём эту идею.

На шлицах ведущего вала расположим кулачковую муфту. Шестерни свободно вращаются на подшипниках, с валами они жёстко не связаны и потому могут вращаться как угодно относительно вала.
Постоянное зацепление шестерён.png

Так выглядит схема некоторой части КПП. Муфта находится в нейтральном положении, валы могут вращаться независимо друг от друга, никакая передача не включена:

Сдвинем муфту влево. Кулачки муфты войдут в зацепление с кулачками на ступице шестерни и включится третья передача:

Шестерни z1 и z2 будут вращаться, но на работу механизма это никак не скажется, поскольку z2 может вращаться на подшипнике независимо от ведущего вала.

Теперь включим другую пару шестерён:

Из-за разности окружных скоростей кулачков муфты и шестерни z2 произойдёт удар. Возникает резонный вопрос: если передачи всё равно включаются с ударом, стоит ли использовать эту конструкцию? Ещё как стоит! В КПП с надвижными шестернями при включении передачи всю нагрузку по выравниванию окружных скоростей воспринимает лишь один зуб каждой шестерни. При использовании муфты вся нагрузка распределяется между многими кулачками, а зубья изнашиваются намного менее интенсивно.

Другое достоинство заключается в возможности использовать шестерни с косыми зубьями:

Зубья у них длиннее, а потому могут воспринимать большую нагрузку, сами же шестерни работают плавно и меньше изнашиваются.

Итак, вместо кареток используются скользящие муфты, а вилки включения передач входят в канавки муфт.

Улучшенная коробка передач.
Заменим подвижные шестерни на муфты. Получится следующая схема:

Первый улучшенный вариант.png
Управление такой КПП ничем не отличается от старого варианта, зато уменьшится износ зубьев и включение передач станет не таким тугим. Но нет предела совершенству! Мы можем обойтись и двумя вилками включения передач, а заодно уменьшим длину картера КПП:


Синхронизаторы.
Полностью избежать удара при включении передач, сделать его лёгким и бесшумным возможно с помощью синхронизаторов, которые синхронизируют (уравнивают) окружные скорости. Существует несколько конструкций синхронизаторов, но в данном посте мы ограничимся конусными синхронизаторами как весьма распространёнными и простыми по конструкции. На шлицах вала вращается конусная муфта, в которой вместо кулачков есть конусная поверхность. На конусной муфте есть выступы, входящие в шлицы кулачковой муфты. Получается, что обе муфты вращаются с валом заодно, но кулачковая муфта может сдвигаться относительно конусной. Звучит страшно, но на деле всё очень просто. Так выглядит конструкция целиком:

На шестернях помимо кулачков есть конусная поверхность. Для включения передачи начнём сдвигать кулачковую муфту, вместе с ней сдвинется и конусная муфта. Конус муфты прижмётся к конусной поверхности шестерни, при этом возникнет трение. Если шестерня вращалась быстрее муфты, то она начнёт притормаживаться. Если она вращалась медленнее, то конусная муфта её разгонит.

После уравнивания скоростей кулачковая муфта входит в зацепление с кулачками шестерни и передача включается. Включение передачи в два этапа выглядит следующим образом:


В следующий раз мы поговорим о различных схемах коробок передач: двухвальных, трёхвальных и безвальных. Ну а на сегодня всё.
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…

  • 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…

  • Хромоногий «Ягдтигр»

    На Warspot вышла моя новая статья об истории Ягдтигра с точки зрения его ходовой части, вернее, ходовых частей. В ней рассказывается о развитии…

  • 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.
  • 8 comments