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

1 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

1. 1 Обзор существующих конструкций раздаточных коробок (РК)

полноприводных автомобилей

 

Раздаточная коробка автомобиля УАЗ-469 [1]. РК (рисунок 1) имеет ведущий вал 1, который является ведомым валом коробки передач. На его шлицевом конце установлена подвижная ведущая шестерня 2, которая служит для образования прямой передачи и для включения понижающей передачи. Если шестерню 2 передвинуть влево до зацепления с шестерней промежуточного вала 5, включится понижающая передача.

На шлицах промежуточного вала установлена подвижная шестерня 4 выключения переднего моста. Она показана в положении включения, так как зацеплена с шестерней вала 6 привода переднего моста. Чтобы выключить передний мост, шестерню 4 необходимо передвинуть влево по шлицам. В результате шестерня  4 выйдет из зацепления с шестерней вала 6 привода переднего моста, а ее зацепление с шестерней 3 вала привода заднего моста сохранится. Это вызовет при работе РК вращение промежуточного вала 5 и разбрызгивание масла для смазки подшипников и других вращающихся деталей.

Картер 7 РК отлит из чугуна и имеет  разъем в плоскости, перпендикулярной осям валов. Выступающие концы валов  привода уплотнены сальниками.

Механизм включения понижающей передачи и переднего моста состоит  из вилок 13, закрепленных подвижно на штоке 11. Вилки входят соответственно в проточки шестерен 2 и 4 и могут перемещаться на штоках с помощью рычагов, закрепленных, в свою очередь, на ползунах 10. Концы ползунов выступают за пределы крышки картера и соединены с управляющими рычагами. Правый рычаг 9 служит для включения привода переднего моста (воздействует на шестерню 4), а левый рычаг 8 управляет включением прямой и понижающей передачами (воздействует на шестерню 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Раздаточная коробка автомобиля УАЗ-469:

1 – ведущий вал; 2 – подвижная ведущая шестерня; 3 – шестерня вала привода заднего моста; 4 – подвижная шестерня выключения переднего моста; 5 – промежуточный вал; 6 – шестерня вала привода переднего моста

 

Для предохранения трансмиссии от лишних перегрузок при включении понижающей передачи, если не включен передний мост, служит блокирующее устройство – стальной шарик 12 (рисунок 2). Шарик заложен в канал между ползунами и выполняет роль замка – не позволяет включить понижающую передачу, пока не включен передний мост.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Механизм управления раздаточной коробки УАЗ-469:

7 – картер; 8, 9 – рычаги управления; 10 – ползуны, 11 – шток, 12 – блокирующее устройство, 13 – вилки

 

Особенностью управления РК на автомобилях УАЗ является возможность включения понижающей передачи только после остановки автомобиля и включения переднего моста [1].

Раздаточная коробка автомобиля ВАЗ-2121 «Нива». РК передает крутящий момент  двигателя на передний и задний ведущие мосты, изменяя его с передаточными числами 1,2 и 2,135. РК обеспечивает постоянный привод ведущих мостов. При этом валы, передающие момент на передний и задний мосты, связаны между собой межосевым дифференциалом, который для повышения проходимости автомобиля может блокироваться.

На рисунке 3 показано устройство РК. Основными узлами коробки являются ведущий вал 1, с расположенными на нем шестернями 2 и 4 низшей и высшей передач, а также с муфтой 3 переключения передач. Шестерни ведущего вала находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала 5, одна из которых передает момент на шестерню 10 корпуса дифференциала 8. Шестерни дифференциала 7 и 9 передают крутящий момент на вал 6 привода заднего моста и вал 11 привода переднего моста. Вал 11 имеет зубчатый венец для блокировки дифференциала муфтой 12, которая при блокировке замыкает шлицевой конец корпуса дифференциала с зубчатым венцом вала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Раздаточная коробка автомобиля ВАЗ-2121 «Нива»

Управление раздаточной коробкой – механическое, при помощи двух рычагов, выведенных к месту водителя в кабине. Меньший рычаг действует на муфту 12 блокировки дифференциала, больший – на муфту 3 переключения передач. Механизм блокировки можно включить на ходу автомобиля перед преодолением тяжелого участка дороги. В нормальных условиях движения блокировка должна быть выключена [2]. 

Раздаточная коробка автомобиля «Урал-4320»  двухступенчатая, с несимметричным межосевым дифференциалом и постоянно  включенным передним мостом. Передаточное отношение несшей передачи -  2,15, высшей – 1,3. РК крепится к раме автомобиля  на четырех резиновых подушках.

Основные части коробки (рисунок 4): картер  с крышками, первичный вал 33 с шестернями, муфтой и коническими подшипниками, промежуточный вал 36 с шестернями и коническими подшипниками, межосевой дифференциал, вал привода среднего и заднего мостов с шариковым подшипником, вал 14 привода переднего моста с подшипником и муфтой 12 блокировки дифференциала, привод управления.

Картер чугунный, неразъемный, сверху  имеет люк, закрываемый крышкой с маслонаправляющим лотком. Масло в картер заливается через верхний люк при снятой крышке или через отверстие под контрольную пробку, расположенную на задней стенке картера. Сливается масло через нижнее отверстие, закрываемое пробкой с магнитом. Вентиляция картера осуществляется через штуцер 32, включенный в общую систему вентиляции агрегатов. Выходы валов из картера уплотняются  сальниками, а валы переднего моста и задней тележки дополнительно маслосгонными шайбами. Под крышки переднего подшипника ведущего вала и под заднюю крышку промежуточного вала устанавливаются металлические прокладки для регулировки конических подшипников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Раздаточная коробка автомобиля Урал-4320:

1, 15, 22 — фланцы; 2 — маслосгонное кольцо; 3 — гайка; 4, 17 — крышка подшипников; 5 — картер заднего подшипника дифференциала; 6, 11 — обоймы дифференциала; 7 – коронная шестерня (эпицикл); 8 — пробка; 9 — водило; 10 — солнечная шестерня; 12 — блокировочная муфта; 13 — болт; 14 — вал привода переднего моста; 16 — отражатель; 18 — сателлит; 19, 25 — шестерни высшей передачи; 20, 23, 31, 35 — крышки подшипников; 21 — кольцевая гайка; 24, 34 — роликовые подшипники; 26 — втулка; 27 — крышка; 28 — муфта; 29, 38 — шестерни низшей передачи; 30 — картер; 32 — штуцер  системы герметизации; 33,36 — первичный и промежуточный валы; 37 — распорная втулка; 39 — вал привода среднего и заднего мостов

Шестерни вращаются на ведущем  валу на бронзовых втулках, на промежуточном  валу шестерни установлены на шлицах. На заднем конце первичного вала имеются зубья для передачи крутящего момента  на вал коробки отбора мощности на лебедку. Эта коробка крепится вместо крышки заднего подшипника ведущего вала. На переднем конце промежуточного вала находится ведущая шестерня привода спидометра, ведомая шестерня привода спидометра  находится в приливе крышки подшипника.

Межосевой дифференциал позволяет  колесам переднего моста и  задней тележки вращаться с различной  скоростью при движении по неровной дороге и распределяет крутящий момент между передним мостом и задней тележкой в отношении 1 : 2. Дифференциал  планетарный, устанавливается на двух шариковых подшипниках, расположенных в приливе и крышке картера.

Дифференциал состоит из водила 9 с приводной шестерней, солнечной шестерни 10, эпициклической шестерни 7, трех сателлитов 18. Водило составное, оно состоит из передней 6 и задней 11 обойм и опорной шайбы. Сателлиты устанавливаются в передней обойме и опорной шайбе и находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней и эпициклом. Солнечная шестерня установлена на шлицах вала привода переднего моста, эпициклическая шестерня на шлицах вала привода задней тележки.

На шлицах вала переднего моста  установлена муфта 12 блокировки дифференциала; она может соединять вал с зубчатым венцом, выполненным на передней обойме водила.

Привод управления  РК состоит  из двух рычагов, расположенных в  кабине, двух тяг, двух штоков с вилками  и двух фиксаторов

При включении первой передачи водитель  через привод управления перемещает муфту 28 назад и соединяет шестерню 29 с первичным валом.  Крутящий момент через шестерни 29 и 38 передается на приводную шестерню и, следовательно, на водило дифференциала, которое через сателлиты увлекает за собой солнечную и эпициклическую шестерни. При движении по ровной дороге все детали дифференциала вращаются как одно целое. При движении по неровной дороге колеса переднего моста и задней тележки могут проходить разные пути, в этом случае солнечная шестерня и эпицикл вращаются с различными скоростями, а сателлиты вращаются вокруг своих осей и оси дифференциала. Так как радиус солнечной шестерни в два раза меньше радиуса эпицикла, то крутящий момент, передаваемый на них от водила, распределяется в отношении 1 : 2.

На второй передаче муфта 28 соединяет с первичным валом шестерню 25. Крутящий момент передается через шестерни 25 и 19 на промежуточный вал и через шестерни 29 и 38 на дифференциал, где распределяется между передним мостом и мостами задней тележки в отношении 1 : 2.

При блокировке дифференциала солнечная шестерня 10 через вал 14 и муфту 12 соединяется с передней обоймой 11 водила. В этом случае при движении по любой дороге все детали дифференциала могут вращаться только как одно целое, а крутящий момент распределяется между передним  мостом и мостами задней тележки пропорционально приходящимся на них нагрузкам.

Смазка раздаточной коробки  осуществляется разбрызгиванием. В  картер коробки заливается 3,5 л масла [3].

Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-66. РК двухступенчатая, передаточные отношения: на первой передаче 1,982, на второй – 1,0. Крепится коробка к поперечине и кронштейну рамы на четырех резиновых подушках. Она состоит из картера 12 (рисунок 5) с крышками; первичного вала 3 с шестерней 4 и подшипниками; промежуточного вала 2 с шестернями 1 и 11 и подшипниками; вала 9 привода переднего моста с шестерней 6 и подшипниками; вала 14 привода переднего моста с шестерней13 и подшипниками; механизма управления коробкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-66:

1 – шестерня первой  передачи промежуточного вала; 2 – промежуточный вал;

3 – первичный вал; 4 – шестерня первичного вала; 5 – роликовый подшипник;

6 – шестерня вала  привода заднего моста; 7 – ведущая  шестерня привода спидометра; 8 – сапун; 9 – вал привода заднего моста; 10 – ведомая шестерня привода спидометра; 11 – шестерня включения переднего моста; 12 – картер; 13 – шестерня вала привода переднего моста; 14 – вал привода переднего моста; 15 – шток включения переднего моста; 16 – шток переключения передач; 17 – вилки; 18 – плунжеры замкового устройства; 19 – фиксатор; 20, 21 – тяги; 22 – рычаг включения переднего моста; 23 – рычаг переключения передач

Картер 12 чугунный, неразъемный, в  его задней стенке имеется контрольно-наливное отверстие, закрываемое пробкой; сливное отверстие находится внизу картера. На задней крышке имеется сапун 8.

Каждый вал РК вращается на двух подшипниках. Задней опорой первичного вала является роликовый подшипник 5, установленный в расточке вала  привода заднего моста; остальные подшипники валов шариковые. В крышках подшипников ведущего вала, валов привода переднего и заднего  мостов установлены сальники.

На шлицах первичного вала 3 установлена  шестерня 4 включения первой и второй передач, на промежуточном валу расположена шестерня 1 первой передачи и шестерня 11 включения переднего моста; эта шестерня находится в постоянном зацеплении краем зубьев с шестерней 6 вала привода заднего моста и может перемещаться в осевом направлении.

Шестерня 6 изготовлена заодно с валом 9 и имеет кроме наружных зубьев внутренний зубчатый венец. На валу привода заднего моста установлена ведущая шестерня 7 привода спидометра; ведомая шестерня 10 привода спидометра находится в крышке.

Механизм управления раздаточной  коробкой состоит из двух рычагов 22 и 23, двух тяг 20 и 21, двух штоков 15 и 16 с вилками 17, двух фиксаторов 19, замкового устройства.

Замковое устройство исключает  возможность включения первой передачи при выключенном переднем мосте  или выключения переднего моста  при включенной первой передаче. Такое устройство состоит из двух плунжеров 18 и пружины. Шток 15 включения переднего моста имеет два углубления, причем углубление, соответствующее выключенному мосту, меньше по величине. Когда плунжер 18 находится в большем углублении штока 15 (мост включен), второй шток 16 можно перемещать для включения любой передачи. Если плунжер окажется в меньшем углублении (мост выключен), переместить  шток можно только в сторону включения второй передачи. Если попытаться переместить шток в сторону включения первой передачи, плунжеры упрутся друг в друга и не позволят переместить шток. Аналогично при включенной первой  передаче плунжеры не дают возможности переместить шток 15 и выключить передний мост.

Работа РК заключается в с  следующем. Для включения прямой передачи водитель через механизм управления перемещает шестерню 4, и она соединяется с зубчатым венцом шестерни 6. При выключенном переднем мосте крутящий момент передается напрямую с ведущего вала на вал привода заднего моста. На прямой передаче водитель с помощью рычага может включить передний мост, перемещая шестерню 11 назад и соединяя ее с шестерней 13. Крутящий момент будет передаваться напрямую на вал привода заднего моста и через шестерни 6, 11 и 13 на вал привода переднего моста.

При включении пониженной передачи шестерня 4 перемещается вперед и соединяется с шестерней 1. Крутящий момент предается с ведущего вала через шестерни 4 и 1 на промежуточный вал, через шестерни 11 и 6 – на вал привода заднего моста, через шестерни 11 и 13 – на вал привода переднего моста. На обеих передачах при включенном переднем мосте крутящий момент в раздаточной коробке распределяется пропорционально нагрузкам, приходящимся на мосты.

Смазка раздаточной коробки  осуществляется разбрызгиванием. В  картер коробки заливается 1,5 л масла [4].

Раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131 двухступенчатая, с электропневматическим включением переднего моста. Передаточное число коробки на первой передаче – 2,08, на второй – 1,0. Крепится РК на резиновых подушках четырьмя болтами к продольным балкам, которые, в свою очередь, крепятся на резиновых подушках к кронштейнам поперечины рамы.

Основные части коробки: картер  (рисунок 6) с крышками; первичный вал 2 с шестерней, муфтой 3 и подшипниками; вал привода мостов задней тележки с шестерней  и подшипниками; вал 6 привода переднего моста с шестернями и муфтами 1, 7; механизм переключения передач, управление включением переднего моста.                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131:

1 – муфта включения низшей  передачи; 2 – первичный вал; 3 –  муфта включения прямой передачи; 4 – вал привода задней тележки; 5 – барабан стояночного тормоза;  6 – вал привода переднего моста; 7 – муфта включения переднего моста

 

Картер коробки чугунный, разъемный; в задней части закрывается крышкой; на верхний люк, закрываемый крышкой, может устанавливаться коробка  отбора мощности. В верхней крышке имеется сапун. Контрольно-наливное и сливное отверстия с пробками находятся в задней крышке, сливная пробка имеет магнит. Выходы валов из картера уплотняются сальниками, на валу переднего моста имеется маслосгонная шайба.

Шестерня  первой передачи установлена  на шпонке, муфта 3 включения второй (прямой) передачи может перемешаться по шлицам вала. Шестерня  изготовлена заодно с валом. Между подшипниками вала  расположен червяк привода спидометра, шестерня привода спидометра размещается в приливе крышки заднего подшипника вала; указанная крышка является одновременно опорным кронштейном стояночного тормоза. Промежуточные шестерни   вращаются на валу 6 на игольчатых подшипниках. На ступицах шестерен размещается муфта 1 включения первой передачи, на ступице шестерни  кроме этого, размещается муфта 7 включения переднего моста. Эта муфта может соединяться с зубчатым венцом, выполненным непосредственно на валу 6.

К механизму переключения передач  относится: рычаг с серьгой, две  тяги, стяжная пружина, два штока  с вилками, два фиксатора и  замковое устройство.

Управление включением переднего  моста электропневматическое. Оно  включает в себя электровоздушный клапан, пневмокамеру, два микровыключателя  и реле,  включатель и сигнальную лампочку. Электровоздушный клапан установлен на поперечине рамы, пневмокамера закреплена на передней стенке картера, микровыключатель 3 расположен на корпусе фиксаторов, микровыключатель  находится на корпусе пневмокамеры, включатель  и сигнальная лампочка  в кабине, реле  под капотом.

При включении первой передачи водитель перемещает рычаг вперед, при этом рычаг поворачивается вокруг точки крепления верхней тяги  и нижним концом через тягу, шток  и вилку перемещает муфту 7 назад, соединяя между собой шестерни. При перемещении шток воздействует на микровыключатель, который замыкает цепь реле, а оно, в свою очередь, замыкает цепь электровоздушного клапана. Якорь электромагнита опускается вниз, при этом открывается впускной  и закрывается выпускной клапан. Сжатый воздух из пневмосистемы автомобиля поступает в пневмокамеру, которая через шток  перемещает муфту 1 назад, соединяя ее с зубчатым венцом вала 6. Крутящий момент передается с ведущего вала через шестерни, муфту 1 на шестерню, где момент распределяется на шестерню и вал 4 к мостам задней тележки и через муфту 7 на вал привода переднего моста.

При выключении первой передачи размыкается  цепь электромагнита, закрывается впускной клапан и открывается выпускной, возвратная пружина пневмокамеры автоматически  выключает передний мост.

Для включения второй передачи рычаг поворачивается относительно точки крепления нижней тяги и через тягу, шток и вилку перемещает муфту 3 назад, соединяя ее с внутренним зубчатым венцом шестерни. Крутящий момент передается с ведущего вала на вал привода мостов задней тележки напрямую.

При необходимости включить передний мост на прямой передаче (например на скользкой  дороге) цепь электромагнита замыкается принудительно включателем. В этом случае крутящий момент на вал привода  задней тележки передается напрямую, кроме того, через шестерни и муфту 7 момент передается на вал привода переднего моста.

На всех передачах при включенном переднем мосте крутящий момент распределяется пропорционально нагрузкам, приходящимся на передний мост и мосты задней тележки.

При включении переднего моста  микровыключатель замыкает цепь, и в кабине загорается сигнальная лампочка.

Смазка раздаточной коробки  осуществляется разбрызгиванием. В  картер коробки заливается 3,3 л масла.

На рисунке 6 показана конструкция двухступенчатой РК трехосного полноприводного автомобиля КамАЗ – 4310. Раздаточная коробка имеет несимметричный межосевой цилиндрический дифференциал и постоянно включенный передний мост.

Картер чугунный, разъемный, сверху имеется люк, закрытый крышкой. Контрольно-наливное и сливное отверстия с пробками находятся на передней крышке, сливная пробка имеет магнит. Выходы валов из картера уплотняются сальниками.

На переднем валу 1 закреплено колесо 2, входящее в зацепление с колесом 5, установленным неподвижно на промежуточном  валу 8. Шестерни низшей ступени 7 и высшей 14 свободно установлены соответственно на промежуточном валу 8 и пустотелом валу 15 корпуса дифференциала. Включение низшей ступени производится перемещением муфты 6, а высшей – муфты 16. Ведомый вал 10 привода мостов тележки соединен с эпициклическим колесом 11 дифференциала. Вал 13 привода переднего моста соединен с центральной шестерней 12 дифференциала. Отношение моментов на валах 10 и 13 равно отношению чисел зубьев эпициклического колеса 11 (z_B) и центральной шестерни 12 (z_A) и выбрано равным двум, что приближенно соответствует распределению массы автомобиля между тележкой передним мостом. Для блокировки дифференциала установлена муфта 17. Блокировка происходит при соединении этой муфтой валов 13 и 15. Предусмотрены отбор мощности от шестерни 3, а также от заднего конца ведущего вала 1. Картер раздаточной коробки имеет разъем в плоскости, перпендикулярной осям валов. На его основной части 4 справа и слева выполнены приливы-площадки для крепления раздаточной коробки к раме [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Раздаточная коробка автомобиля КамАЗ-4310:

1 – ведучий вал; 2, 3, 5 – шестерни; 4 – картер; 6 – муфта включения низшей передачи; 7 – шестерня низшей передачи; 8 – промежуточный вал; 9 – водило; 10 – ведомый вал; 11 – эпицикл; 12 – центральная шестерня дифференциала; 13 – вал привода переднего моста; 14 – шестерня высшей передачи; 15 – пустотелый вал; 16 – муфта включения высшей передачи; 17 – муфта блокировки дифференциала.

 

 

1.2 Эффект циркуляции «паразитной» мощности при движении полноприводного автомобиля

 

На полноприводных автомобилях  большой грузоподъемности, имеющих  к тому же довольно длинную (более 4500 мм) колесную базу, при последовательном переезде колесами неровностей пути возникает так называемая циркуляция "паразитной" мощности в блокированной трансмиссии. Различные пути, проходимые колесами в данный момент (передние перекатываются через выбоину, а задние еще идут по ровному участку), вызывают деформации деталей трансмиссии, в частности, закрутку карданных валов. Она дополнительно нагружает детали трансмиссии (шестерни, шарниры и другие), что приводит к их повышенному износу или поломкам. Поэтому необходим встроенный в трансмиссию элемент, который бы страховал ее от возникновения этих, порой трудно поддающихся учету "паразитных" нагрузок.

Обгонные муфты типа примененных  на НАМИ-018 сводили время включения  обоих ведущих мостов к минимуму (следовательно, и время, в которое  могли возникнуть "паразитные" нагрузки). Межосевой же дифференциал на пути разделения крутящего момента  между передними и задними ведущими колесами исключал возникновение этих дополнительных нагрузок, так как создавал свободу относительно углового перемещения звеньев трансмиссии. Но при наличии межосевого дифференциала стоило забуксовать колесу одного из ведущих мостов, как парализовалась передача (благодаря действию своего, межколесного, дифференциала) вообще крутящего момента. Как следствие, связанные через межосевой дифференциал с передним ведущим мостом два (или один) задних ведущих моста тоже переставали передавать тяговое усилие.

Очевидно, что применение межосевого дифференциала должно сопровождаться оснащением устройствами, выключающими его в нужный момент из работы: либо по команде водителя, либо автоматически. Поэтому прежде чем создать раздаточные  коробки для дифференциального привода ведущих мостов, потребовалась немалая теоретическая и экспериментальная работа в области блокируемых и самоблокирующих дифференциалов. Ее вели специалисты НАМИ, ГАЗа, МАЗа, других организаций. Были исследованы механизмы с принудительной блокировкой, а также дифференциальные механизмы повышенного трения (с фрикционными муфтами, червячными парами, скользящими сухарями). В конечном итоге приоритет получили несколько конструкций, которые в дальнейшем нашли применение в серийном производстве [6].

 

1.3 Рассмотрение конструкций планетарных дифференциалов и обгонных муфт

1.3.1 Конструкции планетарных дифференциалов

Конструкции планетарных рядов  достаточно разнообразны. Познакомимся с устройством планетарного ряда на примере наиболее простого и часто используемого (рисунок 1). Он состоит из малого центрального колеса (солнца), которое находится в постоянном зацеплении с шестернями, называемыми сателлитами. Сателлиты могут вращаться относительно осей, установленных в водиле. Зубчатое колесо внутреннего зацепления, называемое большим центральным колесом (эпициклом, короной), находится в постоянном зацеплении с сателлитами и окружает всю конструкцию. Следует отметить, что малое центральное колесо, водило и большое центральное колесо вращаются относительно одной общей оси, в то время, как сателлиты планетарной передачи вращаются относительно собственных осей и вместе с водилом относительно общей оси. При этом следует отметить, что сателлиты планетарной передачи являются составной частью водила.

Рисунок 7 – Кинематическая схема  планетарного дифференциала:

1 – малое центральное колесо; 2 – большое центральное колесо; 3 – водило; 4 – сателлиты

Название этого механизма происходит от сателлитов, которые подобно планетам, вращаются относительно своих осей и в то же время вокруг малого центрального колеса (солнца).

Здесь можно перечислить несколько  пунктов:

1. Все элементы планетарной передачи вращаются относительно общей оси, что делает ее компактной.

2. Планетарные передачи, не смотря на их компактные размеры, могут передавать большие крутящие моменты по сравнению к другим типами передачи. Это объясняется тем, что момент передается несколькими сателлитами планетарной передачи, что позволяет значительно снизить контактные напряжения на поверхностях зубьев при передаче момента.

3. Расположение элементов планетарного ряда позволяет относительно легко организовывать их систему управления (имеется в виду оборудование тормозами и блокировочными муфтами).

4. При удачном выборе кинематической схемы КПД таких передач имеет высокое значение

Основным параметром, определяющим свойства планетарного ряда, является внутреннее передаточное отношение. В  общем случае любой планетарный ряд характеризуется шестью внутренними передаточными отношениями. Однако, на практике обычно используется только одно, определяемое как отношение частоты вращения малого центрального к частоте вращения большого центрального колеса при остановленном водиле

,            (1) 

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

В зависимости от того, как вращаются  центральные колеса при остановленном  водиле, внутреннее передаточное отношение  планетарного ряда может быть либо положительным, либо отрицательным. Если они вращаются в одном и  том же направлении, то внутреннее передаточное отношение положительное, в противном случае оно отрицательное. Так для простого планетарного ряда, представленного на рисуноке 7, центральные колеса при остановке водила будут вращаться в различных направлениях, и, следовательно, внутреннее передаточное отношение этого ряда - отрицательное.

Все планетарные ряды в зависимости  от знака внутреннего передаточного  отношения, определенного при остановленном  водиле, классифицируются на два класса:

1. Планетарные ряды с положительным  внутренним передаточным отношением.

2. Планетарные  ряды с отрицательным внутренним  передаточным отношением.

Как уже отмечалось, кинематических схем построения планетарных  рядов имеется достаточно большое  количество. Наиболее известным планетарным  рядом для всех автолюбителей является дифференциал (рисунок 8), без которого не обходится не один современный автомобиль. Наверное, не многие догадываются, что дифференциал есть не что иное, как планетарный ряд.

 

Рисунок 8 – Кинематическая схема  планетарного дифференциала:

1 –  центральное колесо; 2 – водило; 3 - сателлиты

Отличительной особенностью дифференциала  является то, что он имеет центральные  колеса одинакового размера, поэтому  внутреннее передаточное отношение  этого механизма равно –1. Минус, очевидно, означает, что дифференциал относится ко второму классу планетарных механизмов, т.е. при остановленном водиле центральные колеса вращаются в разные стороны.

Рассмотрим другие типы планетарных рядов. На рисунке 9 представлены планетарные ряды, относящиеся к первому классу.

 

 

Рисунок 9 – Планетарные дифференциалы  первого класса:

1 – малое центральное колесо; 2 – большое центральное колесо; 3 – водило; 4 – одновенцовые сателлиты; 5 – двухвенцовые сателлиты

Примеры построения планетарных рядов, относящихся ко второму классу, представлены на рисунке 10.

 

Рисунок 10 – Планетарные дифференциалы  второго класса:

1 – малое центральное колесо; 2 – большое центральное колесо; 3 – водило; 4 – сателлиты; 5 – двухвенцовые сателлиты

Планетарные ряды, изображенные на рисунках 10а, 10в, 10б, 10в, построены с использованием двухвенцовых сателлитов. Планетарный ряд, построенный по схеме 10в, носит название несимметричного дифференциала, а ряд, представленный на рисунке 10г называется планетарным рядом со сцепленными сателлитами.