1.根据转向运动学参数分类
我们把坦克平面上保持直线行驶速度不变的点到坦克纵向轴线x的距离y和履带中心距B的比值,定义为坦克转向运动学参数,以qk表示为
转向运动学参数qk只和转向机构的运动学简图有关,不随其他任何因素变化。对于一定的转向机构,qk是一个常数。因此,它是一个能表征转向机构运动学特征的运动学参数。根据qk可以将转向机构分成3类。
(1)qk=0(差速式转向机构),由于qk=0,因此y=0。坦克平面上保持直线行驶速度v不变的点在坦克平面的中心C点,即vC=v。外侧履带中心C2点的速度v2比转向前直驶速度v提高了Δv2,内侧履带中心C1点的速度v1比转向前直驶速度v降低了Δv1,而且外侧履带速度增量等于内侧履带速度的减少量,即Δv2=Δv1。常见的差速式转向机构有单差速器机构、双差速器机构等。
(2)qk=1/2(独立式转向机构),由于qk=1/2,因此y=B/2。坦克平面上保持直线行驶速度v不变的点在高速侧履带的中心C2点,即v2=v。内侧履带的速度v1比转向前直驶速度v小,而且内侧履带速度的变化量与外侧履带速度无关,即两侧履带速度独立地改变。常见的独立式转向机构有转向离合器机构、二级行星转向机构等。
(3)qk>1/2(降速式转向机构),由于qk>1/2,因此y>B/2。坦克平面上保持直线行驶速度v不变的点在高速侧履带外侧某一点S上。内侧履带的速度v1和外侧履带速度v2均低于转向前直线行驶速度。这种转向机构由于转向时速度损失较大,机构较复杂等而没有被广泛应用。
在其他条件均相同时,若坦克以相同的直线行驶速度进入同样半径的均匀转向运动,则差速式、独立式和降速式3种转向机构所获得的旋转角速度ω依次减小。
2.根据功率传递路线分类
(1)单功率流转向机构(简称单流转向机构),在这种转向机构中,发动机功率先经过变速机构再经过转向机构,而后再经侧传动传到主动轮。变速机构和转向机构是相互串联的,在发动机和某一侧主动轮之间只有一条功率传递路线。
(2)双功率流转向机构(简称双流转向机构),在这种转向机构中,发动机功率同时通过两条并联的传动路线:一条经变速机构,另一条经转向机构,然后两路功率在汇流行星排汇合,再经侧传动传给主动轮。在发动机和某一侧主动轮之间存在两条并联的功率传递路线。
3.根据规定转向半径数目分类
按照转向机构规定转向半径数目的多少,可以把转向机构分成3类。
(1)一级转向机构:具有一个规定转向半径的转向机构,称为一级转向机构。
(2)二级转向机构:具有两个规定转向半径的转向机构,称为二级转向机构。
(3)多级转向机构:具有两个以上规定转向半径的转向机构,称为多级转向机构。
坦克等军用履带车辆转向机构的分类如表6.4.1,几种典型的单流转向机构如图6.4.1所示。
表6.4.1 军用履带车辆转向机构分类
续表
图6.4.1 坦克等军用履带车辆上几种典型的单流转向机构
(a)单差速器转向机构;(b)锥齿轮双差速器转向机构;(c)圆柱齿轮双差速器转向机构;(d)一级行星转向机;
图6.4.1 坦克等军用履带车辆上几种典型的单流转向机构(续)
(e)转向离合器机构;(f)二级行星转向机;(g)3К机构
4.双流转向机构
图6.4.2为双流传动原理简图。如以分析车辆转向性能为主,则双流传动机构也被称为双流转向机构,二者是等同的。双功率流转向机构将坦克的直驶性能和转向性能结合起来,保证了每个挡位都具有一个、几个、甚至无穷多个规定转向半径。(www.xing528.com)
图6.4.2 双流传动原理简图
现有双流传动的共同特点之一,都是以行星排作为汇合两路功率的汇流机构,所以把它称为汇流行星排,以H表示。汇流行星排的齿圈q和变速分路相连,太阳轮t和转向分路相连,行星架j经侧传动C和主动轮ZD相连。现有各种双流传动的区别主要在于驱动齿圈的变速机构B和驱动太阳轮的转向机构Z的具体结构型式不同。
为了便于区分太阳轮的运动状态,规定坦克直驶(前进挡)时齿圈的旋转方向为正方向,若此时太阳轮的旋转方向和齿圈旋转方向相同,就称之为“正”向,反之称之为“负” 向,太阳轮完全制动,转速为零时,称之为“零”。所以,根据直线行驶时太阳轮的旋转方向,可以把双流传动机构分为正、零和负3类。同时,根据转向运动学参数的分类方法,也可以把双流传动机构分为差速式、独立式。把这两种分类方式组合起来使用,就得到了双流传动的5种常见类型,即正差速、零差速、负差速、正独立、零独立。理论上还存在一种负独立式双流传动机构,但是因其结构非常复杂,不实用,所以没有具体的应用实例。
上述5类双流传动在性能和结构上存在较大的区别,从性能方面讲,零差速式双流传动性能最好,如果转向机构用液压无级调速机构,可实现无级转向。从结构方面讲,正独立式双流传动结构最简单,它的转向机构组成、操作等几乎和二级行星转向机构完全一样,但与二级行星转向机不同的是,它每个挡都有一个第二规定转向半径,这使其转向性能有较大提高。
参照图6.4.3,可得
式中 ish——双流传动比;
ρ——相对转向半径;
iB——变速分路传动比;
iZ1、iZ2——两侧转向分路传动比;
k——行星排特性参数。
图6.4.3 一般双流传动机构简图
双流传动机构的直驶性能与转向性能之间有一定的相互联系,不是独立的。这种联系在运动学上体现在车速与各挡规定转向半径之间的关系上。
结构一定的差速式双流传动机构,在以规定转向半径(ρ=ρig)转向时,k、iZ和iC均为定值。所以有iiρig=C1。其中,C1=(1+k) ,为一常数,即
式中 m——变速箱挡位数。
将传动比用车速表达,输入1轴转速no所对应的各挡车速v1、v2、…、vm与相对规定转向半径的关系式为
由式(6.4.4)可知,对采用差速式双流传动系统的车辆,直驶时各挡在同一发动机转速下的车速vi和各挡相对规定转向半径ρig的比值为常数。vi和ρig或Rig成正比,车速越高转向半径越大,这符合坦克转向的要求。
直驶各挡最大速度vimax和各挡规定转向半径Rig或ρig的关系如图6.4.4(a)所示。
同理,可以证明,对于独立式双流传动机构,输入1轴转速no所对应的各挡车速v1、v2、…、vm与相对规定转向半径的关系式为
独立式双流传动车辆在直驶时各挡最大速度vimax和各挡规定转向半径Rig或ρig的关系,如图6.4.4(b)所示。
双流转向机构和单流转向机构相比,有两个突出的特点:一是规定转向半径和变速箱传动比有关;二是变速箱挂空挡时也能转向,即空挡转向。空挡转向时,一侧履带向车前运动,另一侧履带向车后运动。在理想情况下,坦克的转向中心O点和坦克平面中心C点相重合,转向半径为零,这种空挡转向叫作中心转向。
图6.4.4 双流传动车辆各挡最大车速和规定转向半径的关系
(a)差速式双流传动;(b)独立式双流传动
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