基于雙流傳動(dòng)裝置的履帶式車輛反轉(zhuǎn)向問題分析與處理

劉重發(fā)，陳遠(yuǎn)江，楊杰敏，張 鄭，向濤波，杜文利

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基于雙流傳動(dòng)裝置的履帶式車輛反轉(zhuǎn)向問題分析與處理

劉重發(fā)1，陳遠(yuǎn)江1，楊杰敏1，張 鄭1，向濤波1，杜文利2

（1.陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校，武漢 430075；2.陸軍72465部隊(duì)，山東濟(jì)南 250022）

駕駛履帶式車輛時(shí)，容易出現(xiàn)反轉(zhuǎn)向，如果對(duì)裝備性能和駕駛技巧認(rèn)識(shí)不足，極易導(dǎo)致事故。文章介紹了履帶式車輛雙流傳動(dòng)裝置組成結(jié)構(gòu)，分析了雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛反轉(zhuǎn)向的情況，提出了履帶式車輛駕駛過程中規(guī)避反轉(zhuǎn)向的具體方法，對(duì)于提高駕駛?cè)藛T認(rèn)知水平，避免事故發(fā)生具有非常重要的意義。

雙流傳動(dòng)裝置 履帶式車輛 反轉(zhuǎn)向

0 引言

在駕駛履帶式車輛時(shí)，當(dāng)掛前進(jìn)擋行駛進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，操縱左側(cè)操縱桿（或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）時(shí)，車頭向左轉(zhuǎn)，操縱右側(cè)操縱桿（或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）時(shí)，車頭向右轉(zhuǎn)；掛倒擋行駛時(shí)，操縱左側(cè)操縱桿（或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）時(shí)，車頭向右轉(zhuǎn)，操縱右側(cè)操縱桿（或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）時(shí)，車頭向左轉(zhuǎn)。履帶式車輛反轉(zhuǎn)向是指操縱一側(cè)操縱桿（或向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤）時(shí)，車輛卻轉(zhuǎn)向另一側(cè)的現(xiàn)象。履帶式車輛駕駛過程中，如果駕駛員對(duì)此情況掌握不準(zhǔn)，在駕駛中遇到緊急情況時(shí)，按正常操作本想躲開肇事地點(diǎn)，但由于產(chǎn)生反轉(zhuǎn)向而加速駛向該處，從而造成事故。因此，搞清履帶式車輛發(fā)生反轉(zhuǎn)向的原因，采用正確的操縱方式駕駛車輛，對(duì)于提高駕駛技能，預(yù)防各類事故，具有重要意義。

1 傳動(dòng)裝置特點(diǎn)

1.1 傳動(dòng)裝置功用

傳動(dòng)裝置是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出至行動(dòng)部分的所有部件的綜合，是車輛推進(jìn)系統(tǒng)的主要組成部分之一，傳動(dòng)裝置能改變車輛的行駛速度,運(yùn)動(dòng)方向和主動(dòng)輪上的扭矩,使車輛的動(dòng)力裝置具有最佳的功率輸出特性,從而提高其機(jī)動(dòng)性和燃油經(jīng)濟(jì)性。

1.2 傳動(dòng)裝置分類

傳動(dòng)裝置主要有直駛變速和轉(zhuǎn)向等兩方面的功用,從它們兩者如何配合方面,可分為單流傳動(dòng)裝置和雙流傳動(dòng)裝置(或稱雙功率流傳動(dòng)，雙流傳動(dòng))。

雙流傳動(dòng)裝置則是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與變速機(jī)構(gòu)并聯(lián)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率經(jīng)過分流機(jī)構(gòu)分為轉(zhuǎn)向功率流和直駛功率流，分別經(jīng)過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與變速機(jī)構(gòu)后通過匯流排重新匯成一路再傳遞到主動(dòng)輪上，如圖1所示。雙流傳動(dòng)可分為差速式和獨(dú)立式兩類，根據(jù)匯流行星排太陽輪在直駛時(shí)的轉(zhuǎn)速方向與匯流排齒圈轉(zhuǎn)速方向的關(guān)系，又可細(xì)分為正獨(dú)立式、零獨(dú)立式、正差速式、零差速式和負(fù)差速式共五種雙流傳動(dòng)裝置，目前履帶式車輛傳動(dòng)裝置主要采用正獨(dú)立式和零差速式兩種雙流傳動(dòng)裝置。

1.3 正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)裝置

所謂正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)裝置，是指?jìng)鲃?dòng)裝置工作時(shí)，匯流排的齒圈與太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同；并且轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)履帶速度降低，而外側(cè)履帶保持直駛速度不變的一種雙流傳動(dòng)裝置。某型正獨(dú)立式機(jī)械雙流傳動(dòng)裝置框圖如圖2所示。

傳動(dòng)裝置包括主離合器、綜合傳動(dòng)裝置和側(cè)減速器組成。從動(dòng)力傳動(dòng)路線來看，動(dòng)力沿兩條并聯(lián)的路線傳遞：一路經(jīng)過變速模塊的中間軸，經(jīng)分流齒輪傳給行星傳動(dòng)器的太陽齒輪；另一路經(jīng)過變速模塊的主軸傳給行星傳動(dòng)器的齒圈，兩股動(dòng)力經(jīng)行星傳動(dòng)器匯流后，將動(dòng)力輸出到側(cè)減速器。雙流傳動(dòng)將變速模塊與轉(zhuǎn)向模塊并聯(lián)，使轉(zhuǎn)向性能與直駛性能可以互相配合，進(jìn)一步減少轉(zhuǎn)向時(shí)的功率消耗，提高轉(zhuǎn)向的靈活性。在不同擋位工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)向效果。每個(gè)擋位都有一個(gè)規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑，同時(shí)低擋實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向半徑小，而高擋時(shí)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向半徑大，這正好符合車輛行駛的要求。另外，如果在空擋時(shí)轉(zhuǎn)向，在兩側(cè)履帶所受地面阻力大致相等時(shí)，會(huì)得到一側(cè)履帶向前運(yùn)動(dòng)，另一側(cè)履帶向后運(yùn)動(dòng)的中心轉(zhuǎn)向(也叫原位轉(zhuǎn)向)。

在正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)中，齒圈與太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，所以在倒擋時(shí)太陽齒輪和齒圈就變成了旋轉(zhuǎn)方向相互的工況，在這種情況下會(huì)產(chǎn)生寄生功率。正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)的中心轉(zhuǎn)向是不穩(wěn)定的：只有兩側(cè)阻力相等時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)中心轉(zhuǎn)向；如果地面阻力一側(cè)大一側(cè)小，那么旋轉(zhuǎn)中心將偏向阻力大的一側(cè)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提升和液壓元器件的技術(shù)進(jìn)步，目前履帶式車輛的傳動(dòng)裝置更多地采用綜合性能更好的差速式雙流傳動(dòng)裝置。

1.4 零差速式雙流傳動(dòng)裝置

零差速式雙流傳動(dòng)裝置工作時(shí)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與變速機(jī)構(gòu)可以完全獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)：中心轉(zhuǎn)向只用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；直線行駛只用變速機(jī)構(gòu)；一般的轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)履帶速度降低，外側(cè)履帶速度增加，而且內(nèi)側(cè)履帶速度下降值與外側(cè)履帶速度增加值相等，這樣可以使得一般轉(zhuǎn)向時(shí)履帶式車輛的中心運(yùn)動(dòng)速度保持不變。某新型零差速式雙流傳動(dòng)裝置框圖如圖3所示。

該傳動(dòng)裝置工作原理如下：

1）直線行駛

轉(zhuǎn)向泵的排量為零，轉(zhuǎn)向馬達(dá)自鎖，左右行星排的太陽齒輪閉鎖，變速機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給齒圈，通過行星排框架將動(dòng)力傳給主動(dòng)輪，此時(shí)無轉(zhuǎn)向功率流，為單流傳動(dòng)。

2）轉(zhuǎn)向行駛

轉(zhuǎn)向泵的排量不為零，有流量輸出，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)左右行星排的太陽輪等速反方向旋轉(zhuǎn)，此為轉(zhuǎn)向功率流。變速功率流使左右行星排的齒圈按等速同方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向功率流與變速功率流經(jīng)行星排匯流，使一側(cè)框架軸的轉(zhuǎn)速比直線行駛時(shí)增加一個(gè)值，而另一側(cè)框架軸的轉(zhuǎn)速比直線行駛時(shí)減少一個(gè)相同的值，形成轉(zhuǎn)速差，造成兩條履帶的速度差。此時(shí)，即有變速功率流，又有轉(zhuǎn)向功率流，為雙流傳動(dòng)。

3）中心轉(zhuǎn)向

中心轉(zhuǎn)向時(shí)，變速機(jī)構(gòu)為空檔，無變速功率流，只有轉(zhuǎn)向功率流，動(dòng)力為單流傳動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，通過轉(zhuǎn)向泵馬達(dá)，使兩側(cè)行星排的太陽齒輪等速反向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，如果兩側(cè)履帶所遇地面阻力相同，兩側(cè)輸出框架軸等速反方向旋轉(zhuǎn)，使得兩側(cè)履帶也做等速反方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車輛以車體幾何中心為轉(zhuǎn)向中心作原位中心轉(zhuǎn)向。

2 反轉(zhuǎn)向問題分析與處理

2.1 正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)裝置

某型采用正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛使用方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱，駕駛該類車輛，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)向是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性所決定的。

早期出廠的該類履帶式車輛，掛倒擋時(shí)，將方向盤向某方向轉(zhuǎn)動(dòng)至第一位置后，由于行星排、匯流排和變速機(jī)構(gòu)的共同作用，履帶式車輛并不是按規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑向該方向轉(zhuǎn)向，而是按規(guī)定轉(zhuǎn)向半徑向另一方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向；如果方向盤再向該方向轉(zhuǎn)動(dòng)到底至制動(dòng)位置，履帶式車輛則向該方向進(jìn)行制動(dòng)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向方向又回規(guī)正常了。

因此駕駛和指揮該類履帶式車輛倒擋行駛進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，一定要小心操作，尤其在鐵路輸送、平板車上裝載和卸載時(shí)更要謹(jǐn)慎。具體應(yīng)注意以下三點(diǎn)：

1）倒車行駛時(shí)必須有專人指揮，駕駛員和指揮員都必須深刻理解該履帶式車輛倒擋轉(zhuǎn)向的特點(diǎn)，并充分掌握倒擋轉(zhuǎn)向的駕駛操作要領(lǐng)和指揮要領(lǐng)。

2）每次倒車行駛前，駕駛員和指揮員都必須再次明確指揮手勢(shì)：一是倒擋行駛時(shí)的指揮手勢(shì)表示的是操作方向還是倒車行駛方向；二是要明確區(qū)分第一位置轉(zhuǎn)向和制動(dòng)轉(zhuǎn)向的指揮手勢(shì)。

3）倒擋行駛時(shí)，應(yīng)盡量不使用第一位置轉(zhuǎn)向，而使用多次、短暫的制動(dòng)轉(zhuǎn)向進(jìn)行小角度方向調(diào)整。

后期出廠的該類履帶式車輛，為解決倒擋反轉(zhuǎn)向及內(nèi)部循環(huán)功率大的問題，將倒擋拉桿與轉(zhuǎn)向閥聯(lián)動(dòng)，掛倒擋時(shí)轉(zhuǎn)向閥同時(shí)掛加力擋，使之產(chǎn)生了加力倒擋，不會(huì)出現(xiàn)倒擋反轉(zhuǎn)向。由于其倒擋時(shí)沒有第一位置，只有第二位置，克服了倒擋反轉(zhuǎn)向問題，所以在駕駛時(shí)按正常操作進(jìn)行駕駛即可。

2.2 零差速式雙流傳動(dòng)裝置

某新型零差速式雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛使用方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱，駕駛該類車輛倒擋行駛進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，就是按反轉(zhuǎn)向進(jìn)行的，這是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性所決定的。

該類履帶式車輛倒擋時(shí)使用液力工況，轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與常規(guī)方向相反。即履帶式車輛倒車左轉(zhuǎn)向時(shí)，方向盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；履帶式車輛倒車右轉(zhuǎn)向時(shí)，方向盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，駕駛員在駕駛訓(xùn)練時(shí)一定要牢記并多加訓(xùn)練。

3 結(jié)語

綜上所述，雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛駕駛過程中反轉(zhuǎn)向極易造成事故，駕駛員一定要牢記反轉(zhuǎn)向發(fā)生的時(shí)機(jī)和條件：對(duì)于正獨(dú)立式雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛，若無倒擋加力裝置時(shí)，應(yīng)盡量避免倒車時(shí)使用第一位置轉(zhuǎn)向；若有倒擋加力裝置，則按正常操作進(jìn)行駕駛。對(duì)于零差速式雙流傳動(dòng)裝置履帶式車輛，倒車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)本身就是反轉(zhuǎn)向。只有采取正確操作方式，才能防止事故發(fā)生，保障人身和裝備安全。

[1] 王德勝. 裝甲車輛行駛原理[M]. 北京:裝甲兵工程學(xué)院出版, 1995.

[2] 張戰(zhàn)平.駕駛155自行加榴炮倒擋轉(zhuǎn)向要謹(jǐn)慎[J].現(xiàn)代兵種, 2009.

[3] 張永鋒,劉重發(fā),向濤波. 自行火炮駕駛過程中的反轉(zhuǎn)向問題及對(duì)策[J]. 現(xiàn)代炮兵學(xué)報(bào), 2012.

[4] 趙江濤,楊杰敏,羅亮. 自行火炮傳動(dòng)裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 陸軍裝備, 2014.

Analysis and Handling of Reverse for Track Vehicle Based on Double Transmission

Liu Chongfa1, Chen Yuanjiang1, Yang Jiemin1, Zhang Zheng1, Xiang Taobo1, Du Wenli2

(1.Ordnance NCO Academy, Army Engineering University of PLA, Wuhan 430075,China；2. Army 72465 force, Jinan 250022, Shandong, China)

U469

A

1003-4862（2018）07-0054-03

2018-04-15

劉重發(fā)（1973-）男，副教授。研究方向：自行火炮維修。