Ученые ТулГУ запатентовали сверхкомпактную коробку передач

Исследователи Тульского государственного университета получили патент на многоскоростную планетарную коробку переключения передач, которая в два раза компактнее существующих аналогов по количеству деталей и обеспечивает 14 режимов движения для тяжёлых транспортных и карьерных машин.

Разработка профессора кафедры «Промышленная автоматика и робототехника» Политехнического института ТулГУ Николая Николаевича Трушина и доцента кафедры «Механика и процессы пластического формоизменения» того же института Алексея Валентиновича Плясова решает проблему, связанную с ростом массы и сложности агрегатов при увеличении числа передач. Для работы в экстремальных условиях карьеров и бездорожья тяжёлая техника требует десятков скоростей, что приводит к усложнению конструкции, а, следовательно, к снижению надёжности и удорожанию производства.

С ростом количества передач пропорционально увеличивается число деталей, — рассказал А.В. Плясов. – Это неизбежно ведёт к снижению надёжности, ремонтопригодности и технологичности агрегата. Наша задача состояла в том, чтобы найти концептуально новое решение, способное передать от двигателя к колёсам огромную по мощности энергию, сохранив при этом компактность и простоту конструкции.

Тульские инженеры предложили концепцию многопоточной планетарной передачи, в которой удалось объединить преимущества известных схем в одном неделимом дифференциальном узле. Им удалось создать единый сателлит и водило, объединяющие три ряда зубчатых колёс. Такая компоновка позволяет реализовать 14 вариантов переключения передач, включая сверхмедленные, быстрые и задний ход, используя всего три муфты и пять тормозов.

В отличие от традиционных решений, где часть шестерён вращается впустую как балласт, в новой коробке каждая деталь находится в плотном зацеплении и активно участвует в передаче мощности. Это обеспечивает мгновенное переключение режимов, минимизирует износ тормозов и значительно повышает общий ресурс агрегата.

Дополнительную ценность представляет отказ от лишних механических узлов, которые требовались для реализации медленных скоростей. Интеграция всех режимов в единый корпус позволила кратно снизить габариты, массу и себестоимость изделия. Проведённые расчёты подтвердили работоспособность схемы и широкий диапазон передаточных чисел, необходимый для движения с места и разгона гружёной машины на сложных участках.

Новая коробка передач имеет стратегическое значение для отечественного машиностроения и отвечает задачам технологического суверенитета страны. Универсальная и ремонтопригодная конструкция может быть адаптирована под нужды различных предприятий для создания и модернизации тяжёлого грузового и карьерного транспорта, подчеркнули разработчики из ТулГУ. В настоящее время они дорабатывают конструкцию, на которую уже получен патент, и готовятся к решению других не менее значимых технологических задач.

Фото: ТулГУ

Источник: Минобрнауки России