Автомобиль «Урал-4320» грузоподъемностью 5тонн с разработкой раздаточной коробки

Как видно из приведенных примеров, планетарный ряд можно построить, используя только внутреннее зацепление (рисунок 10а), только внешнее зацепление (рисунок 10в), только конические передачи (рисунок 9 и 10в), или с использованием внутреннего и внешнего зацеплений (рисунок 10б).

Уравнение, связывающее угловые  скорости ( ) трех основных звеньев любого планетарного ряда (не зависимо от схемы построения) выглядит следующим образом

         (2)

где	1 – индекс малого центрального колеса;
	2 – индекс большого центрального колеса;
	3 – индекс водила.

Определить величину внутреннего передаточного отношения планетарного ряда i₁₂ можно по формуле 3. Модуль этой величины можно определить, зная число зубьев шестерен, входящих в состав планетарного ряда. Для планетарных рядов с одновенцовыми и сцепленными сателлитами

           (3)

где	z1 – число зубьев малого центрального колеса;
	z2 – число зубьев большого центрального колеса.

Для планетарных рядов с двухвенцовыми  сателлитами эта величина может  быть определена следующим образом

         (4)

где	zст1 - число зубьев сателлита, сцепленного с малым центральным колесом;
	zст2 - число зубьев сателлита, сцепленного с большим центральным колесом.

Таким образом, зная величину внутреннего передаточного отношения, а для конкретного планетарного ряда она постоянна, и имея зависимость, связывающую угловые скорости трех основных звеньев планетарного ряда, можно определить свойства этого механизма.

1. Свойство блокировки планетарного ряда.

Нетрудно показать, что если угловые  скорости двух звеньев планетарного ряда равны, то и угловая скорость третьего звена будет равна угловой  скорости этих двух звеньев. Пусть, например, 1= 3, тогда

         (5)

или

       (6)

т.е. угловые скорости всех звеньев  в этом случае равны, и планетарный  ряд будет вращаться как одно целое тело. Аналогичный результат можно получить и в двух других случаях, когда 1= 2 и 2= 3. Отсюда вытекает известное свойство блокировки планетарного ряда: если установить блокировочную муфту между любыми двумя звеньями планетарного ряда (рисунок 11), то при ее включении планетарный ряд будет заблокирован, и его передаточное отношение будет равно 1.

Рисунок 11 – Планетарный дифференциал с заблокированным

планетарным рядом:

1 – малое центральное колесо; 2 – большое центральное колесо; 3 – водило;

4 – блокировочная муфта

2. Свойство работать в редукторном  режиме.

Рассмотрим это свойство на примере  планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (i12<0). Здесь  возможны два варианта.

Пусть большое центральное колесо будет остановлено ( 2=0), водило назначим ведомым звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо - ведущим звеном (рисунок 12а). Тогда в соответствии с (1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью

          (7)

Рисунок 12 – Варианты работы планетарного ряда в режиме редуктора

То есть получаем редуктор, передаточное отношение которого на единицу больше внутреннего передаточного отношения самого планетарного ряда.

Пусть большое центральное колесо будет ведущим звеном планетарного ряда, водило – ведомым звеном, а малое центральное колесо – остановлено, ( =0) (рисунок 12б). Тогда после небольшого преобразования получим

        (8)

т.е. получаем редуктор, передаточное отношение которого близко к единице.

3. Свойство работать в режиме повышающей передачи. Опять-таки, рассмотрим это свойство на примере планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (i12<0). Здесь также возможны два варианта.

Пусть большое центральное колесо будет остановлено ( 2=0), водило – ведущим звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо – ведомым звеном (рисунок 13а). Тогда передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью

          (9)

Рисунок 13 – Варианты работы планетарного ряда в режиме повышающей передачи

Пусть большое центральное колесо будет ведомым звеном планетарного ряда, водило – ведущим звеном планетарного ряда, а малое центральное колесо – остановлено ( 1=0) (рисунок 13б). Тогда передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью

        (10)

Анализ полученной зависимости  показывает, что в этом случае будет  получена повышающая передача с передаточным отношением близким к единице.

4. Свойство реверсивности. 

Использование этого свойства позволяет организовать передачу заднего хода. Так же, как и в трех предыдущих случаях исследуем возможности реверсивного свойства на примере планетарного ряда второго класса. Здесь возможны, опять-таки два варианта.

Первый:

Пусть большое центральное колесо будет ведомым звеном планетарного ряда, водило – остановлено ( 3=0), а малое центральное колесо – ведущим звеном (рисунок 14а). Тогда передаточное отношение механизма будет равно внутреннему передаточному отношению планетарного ряда:

          (11)

Рисунок 14 – Варианты работы планетарного ряда в режиме передачи заднего хода

Поскольку для планетарных механизмов второго класса внутреннее передаточное отношение отрицательное, то получаем редуктор с отрицательным передаточным отношением.

Второй:

Пусть большое центральное колесо будет ведущим звеном планетарного ряда, водило – остановлено ( 3=0), а малое центральное колесо – ведомым звеном (рисунок 14а). Тогда

        (12)

То есть получаем мультипликатор с отрицательным передаточным отношением (поскольку i12 < 0) [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.2 Муфты свободного хода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенностью муфты свободного хода является передача момента только в заданном направлении и только до тех пор, пока скорости вращения ведущего и ведомого звеньев одинаковы: как только скорость ведомого звена превысит скорость ведущего, муфта автоматически разобщает сцепленные части.

По принципу действия муфты свободного хода различают  двух основных видов: фрикционные и  храповые. Наибольшее распространение получили первые благодаря способности работать при высоких скоростях, любом числе включений, малому мертвому ходу, бесшумности.

В машиностроении и приборостроении  предпочтительно используются фрикционные  роликовые муфты, передающие незначительные нагрузки при сравнительно малых размерах; детали их технологичны, обслуживание сводится к периодической замене смазки, промывке. Диапазон передаваемых ими моментов весьма широк: от 0,1 до 10 000 кгс*м; диаметр посадочного отверстия внутренней обоймы колеблется от 5 до 180 мм, а диаметр отверстия наружной обоймы — от 20 до 580 мм.

Недостатками фрикционных роликовых муфт свободного хода являются: отсутствие ремонтопригодности; обязательность строгой соосности ведущей и ведомой деталей; отсутствие возможности регулирования.

1. Основные типы фрикционных роликовых муфт

Простейшая роликовая муфта

Схема устройства простейшей роликовой  муфты свободного хода представлена на рисунок 15.

Муфта состоит из обоймы 3, звездочки 1, роликов 4 и прижимных устройств 2.

 

Рисунок 15 – Роликовая муфта свободного хода одностороннего действия

Количество роликов — от 3 до 8, а иногда и больше. При значительной длине  ролика может быть установлено по два прижимных устройства на каждый ролик. Известны, впрочем, конструкции муфт, не имеющие прижимных устройств. Во избежание перекоса роликов необходимо применять сепараторы. Обычно внутренняя поверхность обоймы выполняется как поверхность цилиндра. Для получения постоянных по величине углов заклинивания роликов рабочая контактная поверхность звездочки 1 делается иногда не плоской, а цилиндрической, эксцентричной относительно оси звездочки или профилируется по оси спирали. Однако по соображениям простоты и отсутствия надобности в специальной оснастке при обработке и контроле большее распространение получили муфты с профилированием звездочки по прямой (рисунок 16).

   

 

Рисунок 16 – Роликовые муфты с профилированием звездочки по прямой

Ведущим звеном муфты может быть как звездочка, так и обойма. При  направлении вращения согласно рисунку 16 ведущей может быть только звездочка, так как только в этом случае, если ролик окажется втянутым в сужающуюся часть клина. Главным параметром муфты является угол заклинивания α, обычно α = 6÷10°. В нормалях ВНИИНмаш (1961 г.) принято α =6°.

Кинематическая схема  одинарной муфты одностороннего действия показана на рисунке 16а.

Одинарная муфта двустороннего действия (рисунок 16, б)

Муфты этого типа связывают три  кинематические цепи и служат для  передачи движения и момента ведомому валу попеременно от одной из двух кинематических цепей. Отличаются от муфт одностороннего действия наличием вилки (сепаратора) 4. Вилка имеет самостоятельный источник движения. Ведущим может быть  любое  из  звеньев,  т. е.   либо    обойма  1,  либо  вилка 4,  либо

звездочка 2.  Между  вилкой  и  звездочкой   имеется  жесткая  кинематическая связь и, следовательно,   они   всегда   вращаются   совместно.

Если ведет обойма 1, то, вращаясь по часовой стрелке, она увлекает ролики в узкую часть клина. С момента заклинивания наступает равенство ; с этой угловой скоростью будет вращаться вся система, причем благодаря прорезям заклиненные ролики 3 ведут вилку. Однако, если момент, приложенный к вилке, окажется достаточным для преодоления сопротивления роликов расклиниванию, произойдет разъединение обоймы и звездочки. Вращаясь против часовой стрелки со скоростью обойма не ведет. Вилка не может передавать вращение обойме при любом направлении вращения. Если ведет звездочка, то при движении против часовой стрелки происходит заклинивание роликов и вся система вращается как одно целое со скоростью ω₁. При движении  по  часовой  стрелке звездочка  вызовет расклинивание  системы.

Муфта двойная двустороннего действия (рисунок 16в)

Двойная муфта отличается от одинарной удвоенным числом роликов  и рабочих заклинивающих поверхностей. Заклинивание происходит при вращении как звездочки, так и обоймы в любую сторону. Если ведущей является обойма, то полный крутящий момент передается звездочке и ограниченный — вилке в соответствии с сопротивлением последней. Вилка может вести только звездочку, звездочка передает вращение как обойме, так и вилке.

Реверсивная муфта (рисунок 16, г)

Как и муфта одностороннего действия, она соединяет две кинематические цепи. В зависимости от включения она может передавать момент в обоих направлениях; ролики 2 заклинивают муфту в одном направлении, ролики 8 — в обратном. Ролики 2 и 8 расположены попарно на рабочих поверхностях прямого и обратного ходов и имеют общую распорную (прижимную) пружину, установленную в отверстии специального выступа на звездочке. Между каждой парой роликов, противоположных той, что расперта пружиной, расположен зуб вилки переключателя 3. Если повернуть и зафиксировать зуб переключателя относительно звездочки так, чтобы он переместил ролик 2 (на правой проекции рисунок 16г) по часовой стрелке, то ролик окажется в широкой части клина, т. е. в положении холостого хода. Наоборот, правый ролик 8 при движении звездочки против часовой стрелки, заклинит муфту и передаст момент того же направления. Схема механизма переключения может быть, например, такой: на валу 5 на скользящей посадке установлена втулка 4, которая может скользить вдоль оси вала, направляемая штифтом 6 (ось паза втулки параллельна оси вала). Втулка 4 в спою очередь имеет штифт 7, который скользит в косом пазу ступицы переключателя 3 при осевом перемещении втулки 4. Так как паз в ступице расположен под углом к оси вала 5, то осевое движение втулки 4 вызывает поворот на некоторый угол переключателя 3 относительно звездочки 1.

Управление переключением может  осуществляться в ручную или автоматически (дистанционно или непосредственно) [8].

 

 

 

 

1.4 Описание конструкции предлагаемой раздаточной коробки с зубчатой муфтой в качестве подключаемого привода переднего моста.

Рисунок 17 – Экспериментальная раздаточная коробка автомобиля Урал-4320

На рисунке 17 показаны:

1, 8, 16, 22, 25 – крышки подшипников; 2, 21 – конические роликоподшипники; 3, 5 – шестерни высшей передачи; 4 – муфта переключения передач; 10 – картер раздаточной коробки; 17 – первичный вал; 18, 19 – шестерни низшей передачи; 6 – промежуточный вал; 7 – распорная втулка; 24 – вал привода заднего ведущего моста; 15 – вилка переключения передач; 16 – вилка подключения переднего моста; 26 – фиксатор; 14 – ползун вилки подключения переднего моста; 27 – ползун вилки переключения передач; 22 – картер заднего подшипника; 23 – шестерня; 11 – муфта подключения переднего моста; 12 – вал привода переднего ведущего моста; 9 – привод спидометра