Трансмиссия трактора и автомобиля. Лекция I. Тракторы и автомобили, применяемые в сельском хозяйстве требования, предъявляемые к тракторам и автомобилям

13 551 0

Трансмиссия – это обязательная часть колёсной техники, которая работает от двигателя внутреннего сгорания. Тракторы МТЗ не исключение. Трансмиссия представляет собой многочисленные узлы и механизмы, которые соединяются в один комплект, состоящий из двигателя машины с колёсной базой. Сюда же входит ряд дополнительных узлов, обеспечивающих стабильную работу всей системы.

В конструкцию трансмиссии входят:

• тормозок для КПП;
• раздаточная коробка;
• муфта сцепления;
• система сцепления;
• тормозная система;
• приводной шкив;
• дифференциал;
• ведущий передний мост;
• карданный привод;
• ходоуменьшитель;
• задний и боковой ВОМы.

Есть ещё подшипники и шестерни, другие разновидности валов, валики, шаровые опоры, втулки и так далее. В трансмиссию входит огромное количество узлов, собранных в одну систему, отвечающую за управление. При этом сами узлы регулируются по отдельности.

КПП на колёсных и гусеничных тракторах МТЗ: принцип работы и элементы конструкции

Коробка переключения передач — это один из важнейших узлов. Предназначена она для того, чтобы менять скорость трактора. Способна переключать машину на движение задом, включать в работу навесное оборудование через . У стандартной коробки передач следующая комплектация: девять ступеней для движения вперёд, и ещё две для передвижения задним ходом.

Количество передач для переднего и заднего хода увеличивается за счёт понижающего редуктора. Например, для хода вперёд 18 ступеней, для реверса оно равно четырём. Ходоуменьшитель – дополнительное оборудование для перемещения на малых скоростях, им можно оснастить любую стандартную коробку.

Ходоуменьшитель на тракторах МТЗ-80/82

Это актуально для тех, кто часто выполняет задачи на скоростях меньше стандартных.

Об устройстве КПП

У первичного и вторичного вала будет одноосное размещение, если смотреть на КПП в разрезе, по прямой оси. Вал промежуточного типа располагается параллельно по отношению к первичному. К этой же части относятся валы у первой передачи, заднего хода. В подшипнике, в стакане корпуса КПП закрепляется передний конец у первичного вала. В торец в подшипнике соединяются друг с другом задний и передний конец у первичного вала.

Коробка переключения передач МТЗ-50

На шлицы первичного вала насаживаются ведущие шестерни 3, 4 и 5 передач. закрепляется на первичном валу, через ведомую шестерню. Промежуточный пустотелый вал снабжается шлицами, на которых расположились ведомые шестерни у переключателя, ответственного за 3, 4 и 5 передачу. Имеется промежуточное зацепление между ведомой шестернёй у третьей передачи и промежуточной шестернёй.

О промежуточном вале

На шарикоподшипниках на втулке вращается вал. Имеется прочное соединение между главной шестернёй второй редукторной ступени и втулкой. Плюс к конструкции – вал внутри, у которого есть поддерживающая втулка. Кулачки заднего синхронного вала, отвечающего за отбор мощности, размещаются сзади у шестерни.

Над главной шестернёй располагается крыльчатка, которая разбрызгивает масло на активные детали коробки передач.

О редукторе КПП

Двухступенчатый редуктор идёт в комплекте со всеми стандартными коробками передач. Он имеет свою схему работы с определёнными особенностями.

Первая ступень отвечает за включение 1, 2, 3, 4 и 5 передач. Это для движения передом, а для движения задом передача включается всего одна. За включение остальных передач отвечает вторая редукторная ступень.

Чтобы включить первую ступень редуктора, надо сцеплять ведущую шестерню первой ступени и наружный венец, который располагается у вторичного вала. Редуктор второй ступени работает несколько иначе: он задействует главную шестерню первой ступени, которая зацепляется с зубчатым венцом шестерни от второй ступени.

О системе сцепления на тракторе

Располагается эта система на специальном маховике, между коробкой передач и двигателем. Сцепление на тракторе выполняет следующие задачи:

1. Надёжная передача крутящего момента к двигателю от трансмиссии.
2. Помогает кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии, когда переключаются передачи. Ударные нагрузки обычно отсутствуют.
3. Для плавного соединения неподвижного входного вала у трансмиссии с коленчатым валом двигателя, который постоянно вращается. Эти узлы плавно нагружаются, благодаря сцеплению – без необходимости останавливать работу двигателя.
4. Защита от резких нагрузок для трансмиссии и двигателя.
5. Чтобы можно было легко останавливать трактор на небольшие промежутки времени во время работы.

Схема управления муфтой сцепления на тракторе МТЗ-82 с серийной кабиной

Все детали, связанные с валом двигателя, являются ведущими в этой системе: маховик двигателя и нажимной диск, поводковое устройство и кожух. В тракторах используется так называемое лепестковое сцепление.

Оно состоит из следующих деталей:

• Педаль выключения.
• Система привода.
• Вилка привода выжимного подшипника.
• Выжимной подшипник.
• Диск сцепления.
• Нажимной диск.

Внутрь стального штампованного кожуха помещается нажимной диск. К маховику двигателя кожух присоединяется с помощью болтов. Специальная пружина зажимает ведомый диск. Он находится между диском нажимным и маховиком. Закрытые подшипники не нужно смазывать во время эксплуатации.

О межосевом дифференциале

У дифференциала строение довольно сложное. Прежде всего, устройство снабжается разъёмным корпусом. Он вращается благодаря воздействию подшипников роликового типа, имеющих форму конуса. Между половинками корпуса фиксируется крестовина агрегата.

Одинаковыми значениями маркируются отверстия на поверхности, предназначенные для осей крестовины, призонных болтов. Они так же выполняются во время совместной обработки деталей. Детали нельзя подвергать разукомплектации.

У крестовины четыре сателлита. У половины из них – фиксированное соединение, с шестерёнками типа полуоси. Иногда такие устройства негативно сказываются на тяговых характеристиках тракторов. Особенно, когда надо пройти сложные повороты. Это происходит из-за того, что одно из колёс недостаточно прочно соединяется с почвой. Из-за этого происходит пробуксовывание.
У второго колеса тогда сцепление чуть лучше. Но оно не способно нормально функционировать в одиночку.

Устройство карданного привода и его виды

Карданный привод нужен для того, чтобы крутящий момент без проблем переходил от к переднему ведущему мосту.

Главные элементы в этом приводе – два вала, с одинаковой длиной и конструкцией. Кроме того, обязательно присутствует опора.

Один из валов – открытого типа и полый. У него есть два карданных шарнира, с игольчатыми подшипниками. Это, по своей сути – тонкостенная труба, вилки карданного шарнира приварены с обеих её сторон.

Промежуточная опора так же состоит из нескольких элементов:

• Предохранительная муфта.
• Подшипниковый узел, размещённый в специальном корпусе. Его устанавливают на так называемых штифтах. К корпусу муфты сцепления он крепится снизу.
• Фланец принимает все показатели крутящего момента, от заднего карданного вала. Фланцы соединяются с валами, для чего используются шлицы. На шлицы вала устанавливаются ведущие и нажимные диски. Вращение передаётся по ведомым дискам.
• Оно попадает на втулку у муфты. Со втулкой шлицами соединяется фланец. Он отвечает за передачу крутящего момента на передний карданный вал. Потом крутящий момент переходит на ведущую шестерню главной передачи переднего моста.

На тракторах можно встретить несколько разновидностей карданных валов. Они делятся на группы по своим конструктивным особенностям. Например, разделяют:

• Валы с защитным кожухом.
• Стандартные модели без дополнительной защиты.

• С предохранительной муфтой.
• Стандартные модели.

Предохранительные муфты обеспечивают дополнительную защиту для механизма, предотвращают повышенные нагрузки.

Устройство и принцип работы раздаточной коробки

Распределение крутящего момента между деталями внутри, передача момента к приводным механизмам от двигателя – вот за что отвечает узел раздаточной коробки. Конкретно в тракторах МТ3 механизм выполняет сразу несколько задач:

1. Сохранение устойчивости во время передвижения, в том числе, при небольших скоростях. Даже если вращающий момент сохраняется очень высокий.
2. Увеличение крутящего момента на каждом из ведущих колёс. Благодаря этому становится легче преодолевать особенно крутые подъёмы. При движении по бездорожью можно без проблем сопротивляться качению.
3. Распределение момента силы между ведущими мостами. Это позволяет достичь наилучшей проходимости транспортного средства. При этом в трансмиссии не формируется негативный момент, который ещё называют «циркуляцией мощности».

О конструкции раздаточной коробки

Узел состоит из следующих нескольких компонентов:

• Ведущий вал.
• Передачи зубчатого понижающего типа.
• Межосевой дифференциал с блокировочным механизмом.
• Вал привода задней и передней оси.

Вращающий момент направляется непосредственно на раздатку с помощью ведущего вала. Далее в действие вступает межосевой дифференциал. Он распределяет вращающий момент по нескольким осям. При разных угловых скоростных режимах он обеспечивает сохранение непрерывного вращения.

Межосевые дифференциалы бывают симметричными, либо несимметричными. Симметричные нужны для равномерного распределения крутящего момента между несколькими осями. А вторая разновидность отвечает за раздачу в определённом соотношении.

Блокировочный механизм помогает реализовать все возможности полноприводного трактора. Он может выключать дифференциал частично либо полностью. Благодаря чему передняя и задняя ось соединяются друг с другом достаточно жёстко.

Блокировка проводится в автоматическом либо в ручном режиме.

В форме редуктора планетарного типа выполняется цепная передача. Она нужна для того, чтобы вертящий момент увеличивался во время езды по пересечённой местности. Цепные передачи состоят из ведомого и ведущего колеса, приводной цепи. Некоторые коробки снабжаются и передачами зубчатыми. Они отвечают за то, чтобы вращательный момент попадал на переднюю ось.

Соосно по отношению к ведущему валу устанавливают вал задней оси. Переднюю ось можно принудительно включать или выключать, активировать в автоматическом режиме.

О ремонте неисправностей в ведущем мосту

Манжета ведущей шестерни разрушилась, если появились следы смазки на фланце карданного вала, корпусе главной передачи. Для ремонта карданный вал отсоединяют при замене манжеты. Фланец кардана при этом необходимо снять. Смазка точно отсутствует, если корпус конической пары сильно нагревается.

О потере упругости в пружинах скажут потеря жёсткости и уменьшение хода сжатия в подвеске. Достаточно снять колёсный редуктор, чтобы произвести замену деталей.

Главное при проведении ремонта – учитывать ключевые особенности каждого механизма. И понимать, какая именно модификация находится перед нами. Правильная эксплуатация и своевременный уход за техникой помогут избежать серьёзных проблем при дальнейшей эксплуатации. Это так же избавит от необходимости проводить капитальный ремонт. Важно помнить и о технике безопасности: необходимо получить соответствующий опыт и пройти обучение перед тем, как приступать к ремонтным работам. Можно обратиться в сервисный центр, если нет времени и желания разбираться во всех нюансах самостоятельно.

Другие материалы

Назначение и классификация трансмиссий тракторов и автомобилей. Трансмиссия

тракторов (автомобилей) объединяет агрегаты и механизмы, которые передают крутящий момент двигателя ведущим колесам и изменяют крутящий момент и частоту вращения по величине и направлению. У тракторов, кроме этого, трансмиссия может передавать часть мощности двигателя машине, которая агрегатируется с трактором.

Трансмиссия необходима по таким причинам:

Существует разница частоты вращения валов двигателя и движителя;

Возникает изменение сопротивления перемещению машины, в зависимости от условий эксплуатации, в широких пределах

Двигатели внутреннего сгорания имеют ограниченные свойства саморегулирования - автоматического изменения крутящего момента и частоты вращения в зависимости от изменения внешних сопротивлений. Эти причины предопределяют установление трансмиссий на трактора и автомобили.

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента двигателя ведущим колесам трактора (автомобиля), а также используется для передачи части мощности двигателя агрегатируемой с трактором машине. С помощью трансмиссии можно изменить крутящий момент и частоту вращения ведущих колес по значению и направлению.

По способу изменения крутящего момента трансмиссии подразделяются на:

ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные.

Ступенчатая трансмиссия включает в себя муфту сцепления, промежуточные соединения (карданные передачи), коробку передач, главную передачу, дифференциал, конечные передачи.

Трансмиссия передает крутящий момент от вала двигателя к ведущим колесам, а также приводит в действие различное оборудование, смонтированное на автомобиле.

В нее входят:

1) постояннозамкнутая дисковая фрикционная муфта (сцепление), служащая для плавного соединения и быстрого разъединения работающего двигателя с трансмиссией;

2) ступенчатая коробка передач, которая выполнена в виде зубчатого редуктора с переменным передаточным числом и предназначена для изменения величины крутящего момента, подводимого к ведущим колесам в зависимости от условий движения, обеспечения движения автомобиля задним ходом и разъединения работающего двигателя с трансмиссией при длительных остановках машины;

3) карданные валы, передающие крутящий момент под меняющимся углом от коробки передач, укрепленной на раме, к подрессоренному заднему мосту;

4) главная передача (одинарная или двойная), увеличивающая тяговую силу на ведущих колесах;

5) дифференциал, служащий для распределения крутящего момента между ведущими колесами и обеспечивающий их вращение с различными угловыми скоростями при движении автомобиля на поворотах и по неровной поверхности;

6) полуоси (валы) , передающие крутящий момент к закрепленным на них ведущим колесам; главная передача, дифференциал и полуоси, заключенные в кожух, называются задним ведущим мостом.

Автомобили нормальной проходимости, приспособленные для работы на шоссе и грунтовых дорогах, имеют один ведущий мост -задний, а автомобили повышенной проходимости- два (передний и задний) или три (передний и два задних) ведущих моста. В трансмиссию автомобиля с двумя ведущими мостами кроме сцепления, коробки передач, карданного вала 6 и заднего ведущего моста входят также передний ведущий мост с управляемыми колесами и раздаточная коробка, соединенная с ним и коробкой передач карданными валами.

В трансмиссиях автомобилей нормальной и повышенной проходимости, используемых в качестве базы строительных машин, предусмотрен подвод части мощности двигателя к раздаточному редуктору, имеющему вал отбора мощности для привода навесного рабочего оборудования. Раздаточный редуктор может приводить в действие гидронасос системы управления навесным оборудованием.

Ходовая часть передает на дорогу силу тяжести автомобиля и осуществляет его поступательное движение. Она состоит из несущей рамы, на которой монтируются все агрегаты, кузов и кабина водителя, переднего и заднего мостов с пневмоколесами и упругой подвески, соединяющей несущую раму с мостами.

Колеса автомобилей нормальной проходимости снабжаются, как правило, пневматическими шинами высокого давления 5-7 кгс/см2 (0,49-0,69 МПа), а автомобилей повышенной проходимости - шинами низкого давления 1,75-5 кгс/см2 (0,17- 0,49 МПа) с увеличенной опорной поверхностью.

Механизмы управления объединены в две независимые системы: рулевую - для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних управляемых колес и тормозную - для снижения скорости и быстрой остановки машины

Тракторы применяются на строительстве для перемещения тяжеловесных грузов на прицепах по плохим дорогам и пересеченной местности там, где не может пройти автомобиль, а также передвижения и работы навесных или прицепных строительных машин. Различают пневмоколесные и гусеничные тракторы, которые делятся на несколько классов в зависимости от максимального тягового усилия в тс (кН) на крюке трактора при номинальной мощности двигателя. Тракторы, применяемые в строительстве, относятся к тяговому классу 1,4 тс (13,8 кН), 3 тс (29,5 кН), 6 тс (59 кН), 9 тс (88 кН), 15 тс (149 кН), 25 тс (345 кН) и 35 тс (343 кН).

Пневмоколесные тракторы обладают сравнительно большими скоростями передвижения (до 40 км/ч), высокой мобильностью и маневренностью; их используют как транспортные машины и как базу для установки различного навесного оборудования (погрузочного, кранового, бульдозерного и землеройного), применяемого при производстве землеройных и строительно-монтажных работ небольших объемов на рассредоточенных объектах. Наиболее эффективно пневмоколесные тракторы используются на дорогах с твердым покрытием. Основной их недостаток - сравнительно высокое удельное давление на грунт (0,2-0,4 МПа), значительно снижающее проходимость машины.

Гусеничные тракторы нашли более широкое применение в строительстве благодаря значительному тяговому усилию на крюке (не менее 3 те), надежному сцеплению гусеничного хода с грунтом, малому удельному давлению на грунт (0,02- 0,06 МПа) и высокой проходимости. Основным недостатком гусеничных тракторов является их тихоходность (не более 12 км/ч).

Основные узлы пневмоколесных и гусеничных тракторов - двигатель, силовая передача (трансмиссия), остов (рама), ходовое устройство, система управления, вспомогательное и рабочее оборудование.

Гусеничные тракторы оснащаются дизелями и карбюраторными двигателями, механическими, гидромеханическими и электромеханическими трансмиссиями.

Расположение двигателя может быть передним, средним и задним. Наибольшее распространение получили гусеничные тракторы с дизелями и передним расположением двигателя. Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим звездочкам гусеничных лент (гусениц), плавного трогания и остановки машины, изменения тягового усилия трактора в соответствии с условиями движения, изменения скорости и направления его движения, а также привода рабочего оборудования.

В состав механической трансмиссии входят: фрикционная дисковая муфта сцепления (постоянно или непостоянно замкнутая), коробка передач, соединительные валы, главная передача, механизм поворота с тормозами и бортовые редукторы, соединенные с ведущими звездочками гусениц. Муфта сцепления и коробка передач выполняют те же функции, что и одноименные узлы автомобиля. Главная передача (аналогичная автомобильной) и бортовые редукторы увеличивают крутящий момент, подводимый от двигателя к ведущим звездочкам гусениц. На поперечном валу трансмиссии между главной передачей и бортовыми редукторами установлен фрикционный или планетарный механизм поворота, предназначенный для изменения направления движения трактора. Наиболее распространенный фрикционный механизм поворота выполнен в виде двух постоянно замкнутых многодисковых фрикционных муфт (бортовых фрикционов).

При обоих включенных фрикционах ведущие звездочки гусениц вращаются синхронно, что обеспечивает прямолинейное движение машины. Частичным или полным выключением одного из фрикционов уменьшают скорость движения соответствующей гусеницы, в результате чего происходит поворот трактора в сторону отстающей гусеницы. На наружные (ведомые) барабаны фрикционов действуют ленточные тормоза, осуществляющие торможение отключенной от трансмиссии гусеницы для более крутого поворота трактора, а также торможение обеих гусениц при движении трактора на уклонах и затормаживание его на месте.

Прямолинейное движение трактора с планетарным механизмом поворота обеспечивается при затянутых тормозах до полной остановки солнечных шестерен. При этом водила и вал будут вращаться с одинаковой скоростью. Для поворота трактора необходимо отпустить правый или левый тормоз, в результате чего один из планетарных механизмов полностью или частично прекратит передавать крутящий момент ведущей звездочке 10 гусеницы. Включением тормоза достигается уменьшение радиуса поворота трактора. При одновременном включении обоих тормозов обеспечивается снижение скорости или полная остановка машины. Планетарный механизм поворота одновременно выполняет функции редуктора. Основным недостатком планетарного механизма поворота является сложность регулировки тормозов.

Наряду с такими достоинствами, как простота конструкции, высокая надежность, сравнительно большой КПД (0,82-0,86) и малая стоимость, механическая трансмиссия имеет ряд недостатков, основным из которых является необходимость частого переключения передач в процессе работы трактора, что приводит к нерациональному использованию мощности двигателя и повышенной утомляемости машиниста.

Этот недостаток устранен в гидромеханической и электромеханической трансмиссиях. В гидромеханической трансмиссии используется механическая ступенчатая коробка передач и гидротрансформатор, заменяющий муфту сцепления. Гидротрансформатор обеспечивает автоматическое бесступенчатое изменение крутящего момента, а также скорости движения трактора, в пределах каждой передачи коробки в зависимости от общего сопротивления движению машины. Это позволяет снизить число переключений передач, повысить долговечность двигателя и трансмиссии в результате уменьшения на последнюю динамических нагрузок, уменьшить вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. Однако по сравнению с механической гидромеханическая трансмиссия имеет более сложную и дорогую конструкцию, значительно меньший КПД (0,7-0,75), что ухудшает топливную экономичность трактора.

В электромеханической трансмиссии крутящий момент дизеля передается через постоянно замкнутую фрикционную муфту, карданный вал и ускоряющий редуктор силовому генератору, который питает постоянным током тяговый электродвигатель. Крутящий момент якоря тягового электродвигателя передается главной конической передачей планетарным механизмам поворота, бортовым редукторам и ведущим звездочкам гусеничных лент. Электромеханическая трансмиссия по сравнению с механической и гидромеханической имеет более простую кинематику (отсутствует ступенчатая коробка передач) и обеспечивает высокие тяговые качества трактора за счет плавного бесступенчатого регулирования в широком диапазоне скоростей движения машины в зависимости от нагрузки. Так, при увеличении нагрузки скорость движения трактора уменьшается, а тяговое усилие возрастает. При снижении нагрузки скорость движения автоматически увеличивается. Основные недостатки такой трансмиссии - сложность, сравнительно большие габаритные размеры и масса, высокая стоимость.

ВЫБОР УЗЛОВ ТРАНСМИССИИ ЛЕСОТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

3.1 Классификация трансмиссий

Трансмиссии лесных машин классифицируются по типу передач, с помощью которых происходит изменение передаточного числа. Существуют трансмиссии с механическими, гидравлическими и электрическими передачами, но в чистом виде две последние передачи обычно не применяются. Наряду с электрическими и гидравлическими агрегатами в этих трансмиссиях имеются и механические передачи. Поэтому трансмиссии подразделяются на: - механические; - гидромеханические; - гидрообъёмные; - электромеханические. Наибольшее распространение на современных отечественных и зарубежных автомобилях и тракторах получили механические и гидрообъёмные трансмиссии.

3.1.1. Электромеханическая трансмиссия

Электрические передачи находят применение в основном на машинах большой мощности. При малых мощностях они получаются переутяжелёнными и имеют низкий КПД. Применяются электромеханические трансмиссии постоянного и переменного тока. Электромеханические трансмиссии обладают преимуществами: - плавно, бесступенчато изменяют крутящий момент; - имеют упрощенную механическую часть привода; - меньшая масса трансмиссии на единицу массы машины для автомобилей с двигателем мощностью более 700…800,кВт. Несмотря на ряд преимуществ, электропередача пока не получила широкого распространения на автомобилях и тракторах из-за следующих недостатков: больших масс агрегатов трансмиссий, превышающих массы механических и гидравлических трансмиссий; сравнительно низкого КПД; большого расхода дорогостоящих материалов; высокой стоимости изготовления; относительно больших величин неподрессоренных масс.

3.1.2. Гидромеханическая трансмиссия.

Гидромеханические трансмиссии включают гидравлические и механические преобразователи крутящего момента. В практике автотракторостроения распространение получили гидромеханические трансмиссии с гидромеханическими трансформаторами, при этом возможно последовательное и параллельное соединение их с механической частью трансмиссии. В качестве механических ступеней в гидромеханических трансмиссиях используются планетарные редукторы, ступенчатые коробки передач с переключением передач, как с разрывом, так и без разрыва потока мощности. Механическая часть гидромеханической трансмиссии от гидротрансформатора до двигателя машины одинакова с механической трансмиссией. Основные достоинства гидромеханических трансмиссий: - автоматическое и непрерывное изменение силы тяги на каждой передаче в соответствии с сопротивлением движению; - меньшее число ступеней, сокращающее число переключений, что существенно облегчает работу водителя. Вместе с тем гидродинамические передачи обладают рядом существенных недостатков: пониженным максимальным значением КПД и значительным снижением его при изменении режимов работы, что приводит к повышению расхода топлива; усложненной конструкцией трансмиссии в целом из-за введения дополнительного агрегата (гидротрансформатора); обеспечения охлаждения рабочей жидкостью и, как следствие, повышение стоимости машины.

3.1.3. Гидрообъёмная трансмиссия.

Гидрообъёмная трансмиссия- это устройство для передачи движения, в состав которого входит объёмный гидропривод. Мощность двигателя в такой трансмиссии передаётся ведущим органам машины от перемещения замкнутого объёма жидкости между вытеснителями насоса и гидроматора. Ряд положительных свойств гидрообъёмной трансмиссии в сочетании с широким применением гидрофицированного технологического оборудования способствует использованию этих передач в конструкциях как зарубежных, так и отечественных лесозаготовительных машин. К достоинствам гидрообъёмных передач, при использовании их в качестве основных агрегатов трансмиссий, относятся: - бесступенчатое регулирование скорости и плавность передачи крутящего момента; - реверсивность и возможность двигателя на малых “ползучих” скоростях; - удобство компоновки и минимальное использование механических звеньев; - возможность объединения гидропривода с механизмом поворота; - лёгкость управления его автоматизации. Наряду с достоинствами, эти передачи имеют ряд существенных недостатков: снижение КПД трансмиссии при больших диапазонах регулирования и, как следствие, неэкономичность длительной работы машины на режимах, не соответствующих номинальным нагрузкам; несколько большая масса трансмиссии на единицу передаваемой мощности; более высокая стоимость трансмиссии. Для лесных машин, имеющих гидрофицированное рабочее оборудование, этот тип трансмиссий наиболее перспективен.

3.1.4 Механическая трансмиссия

Механические трансмиссии отличает простота конструкции, надёжность, высокий КПД, низкая стоимость. Масса этих трансмиссий значительно ниже, чем у других типов передач. Существенные недостатки механических трансмиссий: ступенчатое регулирование передаточного числа, разрыв силового потока и ударные нагрузки при переключениях передач; трудность управления; сложность компоновки на многоприводных машинах. Хотя механические передачи имеют существенные недостатки, но, тем не менее, перечисленные положительные качества механических трансмиссий обуславливают их повсеместное применение на современных лесных машинах.

Лекция I. ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТРАКТОРАМ И АВТОМОБИЛЯМ

Тракторы и автомобили - сложные мобильные энергетические и транспортные средства, используемые для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства, а также для перевозки сельскохозяйственных грузов и пассажиров.

Тракторы и автомобили должны отвечать определенным эксп­луатационным требованиям, базирующимся на научно обоснован­ных свойствах и показателях. К числу этих требований относятся прежде всего обеспечение высокой производительности и эконо­мичности, выполнение всего комплекса сельскохозяйственных работ качественно, в наилучшие агротехнические сроки. Важное значение имеют требования агроэкологического характера, связанное с засорением атмосферы вредными компонентами, содер­жащимися в выпускных газах двигателей, и воздействием ходовой части этих машин на почву. Ходовая часть уплотняет и истирает почву, что отрицательно влияет на ее плодородие и урожайность культур. Поэтому снижение отрицательного воздействия тракто­ров и автомобилей на почву - одно из важнейших эксплуатацион­ных требований.

Производительность трактора, работающего в агрегате с сель­скохозяйственными машинами, зависит от их ширины захвата, мощности тракторного двигателя, тягового сопротивления ма­шин, средней скорости движения машинно-тракторного агрегата (МТА) и других факторов. В связи с этим производительность агрегата определяется энергонасыщенностью и тягово-сцепными свойствами тракторов. Кроме того, производительность зависит от степени утомляемости тракториста, которая, в свою очередь, зависит от плавности хода трактора, защищенности кабины от шума, газов, пыли и температуры окружающей среды, легкости управления и обслуживания, обзорности кабины, т. е. от так называемых эргономических свойств тракторов, характеризующих условия труда тракториста и обслуживающего персонала. Интегральный показатель производительности и экономичности трактора - себестоимость выполняемых сельскохозяйственных работ.

Производительность автомобиля определяется массой перевозимого груза или численностью пассажиров, а также средней скоростью движения. В связи с этим она зависит от мощности двигателя,

Проходимости, плавности хода и надежности автомобиля, состоя­ния дорожного покрытия, легкости управления и других факторов, характеризующих условия труда водителя. Интегральный показа­тель производительности и экономичности автомобиля - себесто­имость перевозок. Для перевозки сельскохозяйственных грузов кроме автомобилей используют и тракторы, особенно колесные, в агрегате с прицепами и полуприцепами. Так, до 50 % всего рабочего времени колесных тракторов затрачивается на транспортные рабо­ты. В связи с этим к тракторам предъявляют те же требования, что и к автомобилям, например обеспечение безопасности движения и хорошей плавности хода на повышенных скоростях, наличие средств сигнализации автомобильного типа и т. п.

Требования, направленные на обеспечение высокой произво­дительности, должны выполняться совместно с агротехническими требованиями. Эти требования взаимосвязаны. Агротехнические требования, предъявляемые к тракторам сельскохозяйственного назначения: обеспечение проходимости машин по любой поверх­ности и в междурядьях пропашных культур; соблюдение необхо­димых диапазонов тягового усилия и скорости движения, а также маневренности; минимальное вредное воздействие ходовой части на почву; качественное выполнение технологических процессов.

Количественные характеристики основных агротехнических требований следующие:

1. 
   буксование движителей гусеничных тракторов и колесных с двумя и четырьмя ведущими колесами должно быть не более соот­ветственно 3, 14 и 16 %;
2. 
   давление движителей на почву допускается не более 45 кПа для гусеничных машин и 110 кПа для колесных;
3. 
   дорожный просвет (наименьшее расстояние по вертикали от опорной поверхности до элементов конструкции трактора) дол­жен быть не менее 36 см у гусеничных тракторов и 47 см под зад­ним мостом у универсально-пропашных тракторов;
4. 
   агротехнический просвет (расстояние по вертикали от опор­ной поверхности до наименее удаленных элементов конструкции трактора над рядком культурных растений) должен составлять 40...55 см для основных низкостебельных культур (картофель, свекла и др.) и 65...75 см для высокостебельных культур (кукуруза, подсолнечник и др.);
5. 
   защитная зона (расстояние по горизонтали от середины ряд­ка до края колеса или гусеницы трактора, зависящее от фазы раз­вития растений и вида обработки) при возделывании пропашных культур должна быть 12...15 см (минимальная);
6. 
   колея и габаритные размеры трактора должны обеспечивать взаимную конструктивную увязку с агрегатируемыми сельскохо­зяйственными машинами, а также возможность работы универ­сально-пропашных тракторов в междурядьях 45, 60, 70, 90 см и на транспортных работах;

7) наименьший радиус поворота трактора должен составлять 3...4,5 м для колесных универсально-пропашных тракторов, 6,5...7,5 м для колесных тракторов общего назначения и 2...2,5 м для гусеничных тракторов.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАКТОРОВ

Трактором называют колесную или гусеничную самоходную машину, предназначенную для передвижения прицепных или навесных сельскохозяйственных и дорожных машин, а также прице­пок. Рабочие органы и механизмы этих машин могут приводиться и действие от двигателя трактора через вал отбора мощности (НОМ).

Тракторы применяют на сельскохозяйственных, строительных и дорожных работах, на лесоразработках, при осушении и ороше­нии земель, для транспортировки грузов.

Чтобы выполнить большое количество разнообразных по свое­му характеру работ, народному хозяйству нужны тракторы различ­ных типов. Совокупность моделей тракторов, выпускаемых для удовлетворения потребностей народного хозяйства, образует ти­паж тракторов. Классификационный показатель типажа - тяго­вый класс. Современный типаж тракторов состоит из тяговых клacсoв, каждый из которых отличается от другого значением но­минального тягового усилия. Такое усилие трактор может реализовать на стерне (чернозем или суглинок) нормальной влажности и плотности при условии, что буксование движителей не превы­шает определенных значений.

В сельскохозяйственном производстве наибольшее примене­ние получили тракторы девяти классов с тяговым усилием 2; 6; 9; 14: 20; 30; 40; 50; 60 кН.

Каждый класс содержит одну основную (базовую) модель трактора и несколько ее разновидностей (модификаций). Последние используют для выполнения специальных сельскохозяйственных операций. По конструкции модификация представляет собой видоизмененную модель базового трактора, сохраняющую его основные агрегаты, т.е. имеющую высокую степень единообразия (унификации).

Сельскохозяйственные тракторы классифицируют по следую­щим признакам:

По назначению - общего назначения, универсально-пропаш­ные, специализированные;

По типу ходовой части - колесные и гусеничные;

По типу остова - рамные, полурамные, безрамные.

КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

Автомобили классифицируют по следующим основным при­знакам. По назначению различают пассажирские, грузовые и спе­циальные автомобили

Пассажирские автомобили, вметающие не более восьми чело­век с учетом водителя, называют легковыми, а для перевозки бо­лее восьми человек - автобусами. Легковые автомобили выпуска­ют с закрытыми и открывающимися кузовами. Автобусы делят по месту их эксплуатации на городские, междугородные и туристи­ческие.

Грузовые автомобили различают по грузоподъемности, т.е. по массе груза, который можно перевезти в кузове. Ее указывают в технической характеристике автомобиля для дорог с твердым по­крытием. В зависимости от характера использования автомобили могут быть общего назначения с неопрокидывающимся бортовым кузовом, специализированные (самосвалы, цистерны, контейне­ровозы и т.д.) и тягачи (для постоянной работы с прицепами и полуприцепами). Автомобили-тягачи и общего назначения в сцепке с прицепом (полуприцепом) называют автопоездами.

На автомобилях устанавливают дизельные, карбюраторные, га­зовые и электрические двигатели.

По приспособленности к дорожным условиям различают авто­мобили дорожной (нормальной) проходимости (для работы глав­ным образом на дорогах с твердым покрытием и сухих грунтовых) и повышенной проходимости (для движения по плохим дорогам и в условиях бездорожья).

Автомобили дорожной проходимости имеют привод на одну ось (два ведущих колеса), а повышенной проходимости - на две оси (четыре ведущих колеса) или при наличии нескольких осей - на три-четыре оси (шесть-восемь ведущих колес).

Все автомобили условно обозначают колесной формулой, где первая цифра - общее число колес, а вторая - число ведущих ко­лес, причем сдвоенные ведущие колеса считают за одно колесо. Например, автомобиль типа 4x2 имеет четыре колеса, из них два ведущих, а типа 4x4 -также четыре колеса, все ведущие.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

Основные части трактора и автомобиля: двигатель, трансмис­сия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомога­тельное оборудование.

Гусеничный трактор. Расположение основных частей и сбороч­ных единиц гусеничного трактора показано на рисунке 1.1.

Двигатель 1 преобразует химическую энергию топлива и атмос­ферного воздуха во вращательное движение и переносит его к по­требителям - ведущим колесам и ВОМ.

Трансмиссия трансформирует вращательное движение, распре­деляет его и переносит к ведущим колесам (звездочкам гусениц). Трансмиссия состоит из сцепления 9, соединительного вала 8, ко­робки передач 7 , механизмов поворота 5 , главной 12 и конечных 6 передач.

Ходовая часть объединяет все сборочные единицы в одно целое и служит для перемещения трактора по опорной поверхности. В состав ходовой части входят остов (рама), подвеска и движитель, включающий в себя ведущие колеса 4 (звездочки), направляющие колеса 11 , поддерживающие ролики и гусеничные цепи 10. Дви­житель взаимодействует с опорной поверхностью (почвой) и пре­образует подведенное трансмиссией вращательное движение в по­ступательное движение трактора.

Рис. 1.1. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей гусеничного

трактора:

1- двигатель; 2-гидравлическая навесная система; 3- прицепное устройство; 4 - ведущее колесо; 5-планетарный механизм; 6 -конечная передача; 7-коробка передач; 8-соеди­нительный нал; 9-сцепление; 10- гусеничная цепь; 11 -направляющее колесо; 12 -глав­ная передача

Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изме­няют траекторию движения трактора, останавливают и удержива­ют его неподвижно.

Рабочее оборудование трактора состоит из механизма навески 2 с гидроприводом, прицепного устройства 3, ВОМ и приводного шкива. Навесная система предназначена для крепления навесных машин на трактор и управления их работой. С помощью прицеп­ного устройства буксируют различные прицепные машины и транспортные средства. ВОМ используют для приведения в действие рабочих органов агрегатируемых машин.

Вспомогательное оборудование трактора - это кабина с под­рессоренным сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализа­ции, системы отопления и вентиляции, компрессор и др.

Колесный трактор. Назначение составных частей колесного фактора (рис. 1.2) то же, что у гусеничного.

Ходовая часть и механизмы управления колесного трактора состоят из остова, переднего моста 2 , ведущих 5 и управляемых 1 колес, рулевого управления. Между главной 8 и конечной 6 пере­дачами установлен дифференциал 7 .

Автомобиль. Основные части автомобиля (рис. 1.3) - двигатель, шасси и кузов. Принципиальная схема расположения основных частей и механизмов автомобиля мало отличается от схемы их рас­положения у колесного трактора.

Шасси автомобиля состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. На шасси устанавливают кузов для раз­мещения пассажиров или груза.

Рис. 1.2. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей колесного

трактора:

/ - управляемое колесо; 2 - передний мост. J - двигатель; 4 - чеханпчм навески: /> - веду­щее колесо; 6- конечная передача; 7 - дифференциал: S ~ главная передача; У - коробка пе­редач; 10- спепление

Рис. 1.3. Расположение основных механизмов автомобиля:

1 -направляющее колесо; 2-передняя подвеска; 3 - сцепление; 4 - коробка передач; 5-
карданная передача; 6- главная передача; 7-дифференциал; 8 -задняя подвеска: 9- веду­щее колесо; 10 - рама; 11 - рулевое управление; 12- двигатель

Вспомогательное оборудование автомобилей - это тягово-сцепное устройство, лебедка, системы отопления и вентиляции, компрессор и др.

Компоновочная схема легковых переднеприводных автомоби­лей отличается от классической (см. рис. 1.3) тем, что двигатель расположен поперек кузова и ведущими являются передние коле­са. Это позволило уменьшить массу автомобиля, эффективнее ис­пользовать его пространство, повысить устойчивость и проходи­мость.

КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

На современных тракторах и автомобилях в основном приме­няют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Внутри этих двигателей сгорает горючая смесь (смесь топлива с воздухом в оп­ределенных соотношениях и количествах). Часть выделяющейся при этом теплоты преобразуется в механическую работу.

Классификация двигателей. Поршневые двигатели классифици­руют по следующим признакам:

По способу воспламенения горючей смеси - от сжатия (дизе­ли) и от электрической искры;

Способу смесеобразования - с внешним (карбюраторные и га­зовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием;

Способу осуществления рабочего цикла - четырех- и двухтакт­ные;

Виду применяемого топлива - работающие на жидком (бензин или дизельное топливо), газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе и многотопливные;

Числу цилиндров - одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.);

Расположению цилиндров -однорядные, или линейные (ци­линдры расположены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров размещен под углом к другому).

На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности при­меняют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомоби­лях легковых, малой и средней грузоподъемности - четырехтакт­ные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе.

Основные механизмы и системы двигателя. Поршневой двига­тель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска, регулятора частоты вращения.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямо­линейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и наоборот.

Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для свое­временного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отра­ботавших газов) в определенные промежутки времени.

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателях) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под давлением.

РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя: Рас­смотрим подробно каждый такт цикла.

Такт впуска. Поршень 4 (рис. 1.6, а) движется от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.). Над ним в полости цилиндра 1 создается paзpежeниe. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в и. м. т. К этому времени впускной клапан закрывается.

Рис. 1.6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного

двигателя:

А - такт впуска; б -такт сжатия; в-такт расширения; г -такт выпуска; 1 - цилиндр; 2 -

Выпускная труба; 3 - выпускной клапан; 4- поршень; 5 - искровая зажигательная свеча; 6 -

Впускной клапан; 7-впускная труба; 8- карбюратор; 9-шатун; 10- коленчатый вал

Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 (рис. 1.6, б) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагре­ваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возника­ем электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняет­ся. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.6, в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.

Такт выпуска. Когда поршень подходит к н.м.т., откры­вается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмос­феру через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.6, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля. В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.7, а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.7, б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14... 18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.

В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топли­во. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень дви­жется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.7, в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.

Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.7, г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу.

У описанных двигателей в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение.

Рис. 1.7. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизели:

а - такт впуска; б- такт сжатия; в - такт расширения; г - такт выпуска

При выполнении остальных тактов - выпуске, впуске и сжатии - нужно перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте расшире­ния. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на кон­це коленчатого вала.

Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет сле­дующие основные преимущества: на единицу произведенной ра­боты расходуется в среднем на 20...25 % (по массе) меньше топли­ва; работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопас­но. Недостатки дизеля: более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности деталей, а это приводит к увели­чению размеров и массы дизеля; пуск его затруднен, особенно в зимнее время. Хорошие экономические показатели дизелей обус­ловили их широкое применение в качестве двигателей для тракто­ров, грузовых и легковых автомобилей.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

От работы системы питания существенно зависят мощность, экономичность, надежность, безотказность и долговечность рабо­ты двигателя в различных условиях эксплуатации, токсичность от­работавших газов.

Системы питания карбюраторных двигателей и дизелей суще­ственно различаются способами смесеобразования, воспламене­ния и сгорания. Так, в карбюраторном двигателе топливо из бака 2 (рис. 1.10, а) засасывается диафрагменным насосом 4, проходит фильтр грубой очистки 3 и подается насосом в фильтр тонкой очистки и далее в поплавковую камеру карбюратора 8 . При враще­нии коленчатого вала и перемещении поршней в цилиндрах дви­гателя в карбюраторе создается разрежение. Вследствие этого в карбюратор засасываются топливо и воздух. Топливо распыливается в потоке воздуха и испаряется, образуя горючую смесь. Далее горючая смесь по впускному трубопроводу 9 поступает в цилинд­ры и там сгорает. Отработавшие газы отводятся в выпускной тру­бопровод 11 , проходят глушитель 12 и выбрасываются в окружаю­щую среду.

В системах питания карбюраторных двигателей топливный на­сос подает в 1,5...2 раза больше топлива, чем необходимо для работы двигателя при полной нагрузке. Избыточное топливо возвра­щается через жиклер 6 и отводящий топливопровод в бак, обеспе­чивая хороший отвод пузырьков пара и воздуха.

В системе питания дизеля (рис. 1.10, о) подача и очистка возду­ха и удаление отработавших газов, по существу, не отличаются от аналогичных процессов в системе питания карбюраторного двига­теля. Принципиально система отличается приборами топливоподачи и смесеобразования, основными из которых являются топ­ливный насос высокого давления 5 и форсунка 7 .

Из топливного бака 1 по топливопроводу через фильтр грубой очистки 2 топливо засасывается подкачивающим насосом 3 и по­дается через фильтр тонкой очистки в полость насоса высокого давления 5, с помощью которого топливо дозируется, подается по топливопроводу высокого давления и через форсунку 7 впрыски­вается в цилиндр. Излишки подаваемого топлива из полости на­соса высокого давления по трубопроводу 6 возвращаются в бак.

Простейший карбюратор (рис. 1.11) состоит из поплавковой камеры 2 с поплавком 1 , запорной иглы 4, жиклера 12 с распыли­телем 9, диффузора 8 , дроссельной 10 и воздушной 7 заслонок и смесительной камеры 11 . Топливо из бака по топливопроводу 3 поступает в поплавковую камеру 2 и заполняет ее. Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет верхнего предела, попла­вок 1 прижмет запорную иглу 4 к ее седлу и поступление топлива прекратится. При понижении уровня поплавок опустится и игла откроет доступ топливу в поплавковую камеру.

Рис. 1.10. Схемы систем питания:

а - карбюраторного двигателя: 1 - указатель уровня топлива; 2 -топливный бак; 3 - фильтр-отстойник; 4 - диафрагменный насос; 5-фильтр тонкой очистки топлива; б - жиклер пере­тока топлива; 7-воздухоочиститель; 8- карбюратор; 9-впускной трубопровод; 10 - двигатель; 11 - выпускной трубопровод; 12 - глушитель; б - дизеля: 1 - топливный бак; 2 - фильтр грубой очистки топлива; 3 - топливоподкачивающий насос; 4- фильтр тонкой очистки топлива; 5-топливный насос высокого давления; 6- топливопровод отвода избыточного топлива; 7-форсунка; 8 - воздухоочиститель; 9-трубка для отвода просочившегося топли­ва; 10- указатель уровня топлива

Из поплавковой камеры топливо через жиклер 12 поступает в распылитель 9, выходное отверстие которого находится в горлови­не диффузора 8. Чтобы топливо не вытекало из распылителя при неработающем двигателе, выходное отверстие распылителя распо­ложено на 1...2 мм выше уровня топлива в поплавковой камере.

Во время такта впуска при открытых воздушной 7 и дроссель­ной 10 заслонках разрежение из цилиндра передается в смеситель­ную камеру 11 и вызывает в ней движение воздуха в направлении, указанном стрелками. Разрежение в смесительной камере можно регулировать дроссельной 10 и воздушной 7 заслонками.

Воздух, всасываемый в цилиндр двигателя, последовательно проходит через воздухоочиститель 6, патрубок и диффузор 8. Так как проходное сечение в горловине диффузора уменьшается, ско­рость воздуха в ней возрастает и разрежение увеличивается. Вследствие разницы между атмосферным давлением в поплавко­вой камере и разрежением в диффузоре топливо фонтанирует из распылителя. Струи воздуха движутся через диффузор со скорос­тью, примерно в 25 раз большей скорости капель топлива, посту­пающих из распылителя. Поэтому топливо распыливается на бо­лее мелкие капли и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр двигателя. В результате распыливания поверхность соприкосновения частиц топлива с возду­хом увеличивается, топливо интенсивно испаряется.

Простейший карбюратор не может изменять состав горючей смеси в зависимости от различных режимов работы двигателя. Поэтому в конструкцию современного карбюратора включены следующие дополнительные устройства: пусковое; холостого хода (для работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках); глав­ное дозирующее (обеспечивает постоянство обедненного, т. е. экономичного, состава смеси в широком диапазоне средних на­грузок); экономайзер (обогащает смесь в режиме больших нагру­зок за счет подачи дополнительного количества топлива в смеси­тельную камеру); ускорительный насос (обогащает смесь при рез­ком открытии дроссельной заслонки).

В системе питания двигателей, работающих на сжатом и сжи­женном газах, как и в карбюраторном двигателе, смесь такого газа с воздухом приготавливается в карбюраторе-смесителе. У таких двигателей предусмотрена кратковременная работа и на бензине.

Горючая смесь в дизелях образуется внутри рабочих цилинд­ров. В конце такта сжатия в цилиндры дизеля под высоким давле­нием через форсунку впрыскивается топливо, которое распылива­ется и самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжа­того воздуха.

Основной агрегат системы питания дизелей - топливный на­сос 5 (см. рис. 1.10, б). Он служит для подачи топлива под давле­нием к форсункам (в определенный момент) и дозирования топ­лива в соответствии с режимом работы двигателя. Большинство автотракторных двигателей имеет секционные (рядные или V-образные) топливные насосы. Каждая насосная секция работает сле­дующим образом.

Рис. 1.12. Схема работы секции топливного насоса дизеля:

а - заполнение топливом надплунжерного пространства: б -нагнетательный ход плунжера; в- прекращение подачи топлива (отсечка); г - крайние положении плунжера; / - максималь­ная подача топлива; //- подача топлива отключена; 1 - нагнетательный (обратный) клапан; 2 -седло клапана; 3- медное уплотнительное кольцо: 4 -гильза плунжера; 5-корпус на­сосной (топливной) секции; 6-боковое отверстие в гильзе; 7 -отсечная кромка плунжера; 8- кольцевая выточка; 9 - продольный паз; 10 -плунжер; 11 -разгрузочный поясок

При движении вниз плунжера 10 (рис. 1.12) топливо с момента открытия отверстия 6 в гильзе 4 поступает в надплунжерное про­странство. При движении плунжера вверх в начальный период топливо вытесняется из гильзы через отверстие 6. Когда верхняя кромка плунжера 10 перекроет это окно, в надплунжерном про­странстве гильзы начинает повышаться давление. Под действием повышенного давления открывается нагнетательный клапан 1 и топливо по топливопроводу подается в форсунку.

При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 7 от­крывает отверстие 6 и топливо вытекает из надплунжерного про­странства (это пространство высокого давления) через продоль­ный паз 9, кольцевую выточку 8 и боковое отверстие 6. Давление в надплунжерном пространстве резко падает, и под действием из­быточного давления в топливопроводе нагнетательный клапан 1 прижимается к седлу 2. В результате этого разъединяются плун­жерное пространство и топливопровод.

Цилиндрический поясок нагнетательного клапана 1 называют разгрузочным. При движении плунжера этот поясок действует как поршень, освобождая часть объема

топливопровода высокого дав­ления, что приводит к резкому снижению давления в топливопро­воде и быстрой посадке иглы распылителя форсунки, а следова­тельно, к резкой отсечке впрыска топлива.

Количество подаваемого топлива зависит от активного (рабо­чего) хода плунжера. На рисунке 1.12 (положение I ) показана мак­симальная подача топлива. При повороте плунжера по ходу часо­вой стрелки (если смотреть сверху) подача уменьшается, а против хода часовой стрелки - увеличивается. Если плунжер повернуть так, что продольный паз 9 плунжера будет находиться против от­верстия 6, то подачи топлива не будет (рис. 1.12, положение II ).

РЕГУЛЯТОРЫ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ

В процессе эксплуатации тракторов и автомобилей двигатели работают с переменными нагрузками, что всегда приводит к нару­шению соответствия между мощностью двигателя и внешними со­противлениями. Это вызывает изменение частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя и скорости движения трактора или автомобиля. Работа двигателя с непрерывно изменяющимися скорост­ными режимами приводит к нарушению технологических процес­сов при производстве сельскохозяйственных работ, где в боль­шинстве случаев требуются постоянная скорость движения маши­ны или агрегата и неизменная частота вращения ВОМ.

Чтобы поддержать заданный скоростной режим работы при резко изменяющейся внешней нагрузке, двигатели современных тракторов и автомобилей оснащают регуляторами.

Регулятором называют устройство, автоматически поддержива­ющее заданную частоту вращения вала двигателя путем воздей­ствия на орган управления работой двигателя. В карбюраторных двигателях регулятор действует на дроссельную заслонку, изменяя количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а в дизелях - на рейку топливного насоса, изменяя подачу топлива секциями топливного насоса высокого давления.

Наиболее распространены центробежные, пневматические и пневмоцентробежные регуляторы. По числу регулируемых режи­мов различают регуляторы одно-, двух- и всережимные.

СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА

По способу подвода масла к трущимся поверхностям деталей различают смазочные системы разбрызгиванием, под давлением и комбинированные.

Смазывание разбрызгиванием и за счет добавления масла в бензин применяется в пусковых двигателях тракторов. В смазоч­ной системе под давлением предусмотрен подвод масла ко всем трущимся деталям под давлением с помощью насоса, только та­кую систему в автотракторных двигателях не применяют. Комби­нированную смазочную систему применяют во всех автотрактор­ных двигателях. Эта система обеспечивает подвод масла под дав­лением к наиболее нагруженным и ответственным деталям. Тру­щиеся поверхности менее нагруженных деталей или деталей, к которым затруднен подвод масла под давлением (поршень, ци­линдр, зубья распределительных шестерен и др.), смазываются разбрызгиванием.

Комбинированная смазочная система работает следующим образом. Из поддона картера масло через сетку маслозаборника засасывается масляным насосом и направ­ляется к фильтру. Очищенное масло охлаждается в масляном радиаторе и поступает по трубке в главную масляную магистраль. Из этой магистрали масло проходит по сверлениям в бло­ке к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и в канал к шейкам распределительного вала. Далее по сверле­ниям в распределительном и коленчатом валах масло идет ко всем шейкам. Масло, попавшее в полости шатунных шеек, смазывает шатунные подшипники. Нормальный режим работы смазочной системы поддерживают три автоматически действующих клапана: предохранительный, клапан-термостат и сливной.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Электрическая энергия на современных тракторах (автомоби­лях) применяется для пуска двигателей (стартером), звуковой и световой сигнализации, освещения пути, питания контрольно-из­мерительных приборов и других целей. Все устройства и приборы, входящие в электрооборудование, делят на источники и потреби­тели энергии. К источникам тока на тракторе (автомобиле) отно­сят генератор и аккумуляторную батарею, потребителям - стар­тер, приборы сигнализации, освещения и контрольно-измери­тельные.

Аккумуляторная батарея предназначена для питания потребите­лей электроэнергии при неработающем двигателе и при малой ча­стоте вращения коленчатого вала, а также для питания стартера при пуске двигателя. При работающем двигателе она потребляет избыточную энергию генератора и, заряжаясь, накапливает ее. На тракторах используют свинцово-кислотные аккумуляторы чар­терного типа.

Генератор предназначен для преобразования механической энергии в электрическую, которая необходима для питания потре­бителей при работе двигателей на средних и больших частотах вращения и зарядки аккумулятора. На тракторах используют гене­раторы постоянного и переменного тока. На всех современных тракторах устанавливают генераторы переменного тока, которые по устройству проще, чем генераторы постоянного тока, надежнее в эксплуатации и имеют меньшие габаритные размеры. Генератор приводится в действие с помощью ремня, надетого на шкив вала двигателя и шкив генератора.

СИСТЕМЫ ПУСКА

Чтобы пустить двигатель внутреннего сгорания, вращение ко­ленчатого вала необходимо довести до некоторой частоты, обеспе­чивающей смесеобразование, заполнение цилиндров свежим за­рядом, сжатие и воспламенение смеси. При температуре воздуха выше 0°С эта частота вращения для карбюраторных двигателей должна быть не менее 40...50 мин -1 , а для дизелей - не менее 150...250 мин -1 .

Пуск дизеля вспомогательным бензиновым двигателем использу­ют на некоторых тракторных дизелях.

Для облегчения пуска дизеля жидкостные системы охлаждения пускового двигателя и дизеля взаимосвязаны, благодаря чему обеспечивается прогрев дизеля.

Пуск электрическим стартером - наиболее распространенный способ, пригодный для автомобильных, тракторных и пусковых двигателей. Схема системы пуска электрическим стартером показана на рисунке 1.15.

Рис. 1.15. Схема пуска электрическим стартером:

1 - аккумуляторная батарея; 2 - включатель: 3 -

Электрический стартер; 4- шестерня стартера; 5 -

Зубчатый ненец маховика двигателя

Электричес­кий стартер 3 питается от аккуму­ляторной батареи 1 током низкого напряжения. В период пуска шес­терня 4 стартера входит в зацепле­ние с зубчатым венцом 5 маховика двигателя. Передаточное число между шестерней стартера и вен­цом маховика подбирают с таким расчетом, чтобы сообщить колен­чатому валу двигателя необходи­мую для пуска частоту вращения. Стартер включают на период пуска и выключают специальным механизмом сразу после того, как двигатель начнет работать.

Система пуска дизелей с помощью двигателя надежна в любых температурных условиях, но обслуживание ее и операции при пуске сложнее, чем в случае пуска электрическим стартером.

Электрический стартер предназначен для пуска как карбюра­торных двигателей, так и дизелей. На тракторах Т-16М, Т-25А, МТЗ-80, К-701 электрическим стартером запускают основные дизели, а на тракторах ДТ-85М, Т-150, Т-150К - пусковые двигате­ли.

Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока с механизмом привода и включателем. Стартеры выпускают с механическим и электромагнитным включением шестерни привода. Наиболее распространено электромагнитное включение.

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

На современных автомобилях используют системы зажигания двух типов: классическую и электронную (контактную и бесконтактную). Классическая система батарейного зажигания длитель­ное время существовала без принципиальных изменений и совер­шенствовалась лишь конструктивно. Ограниченные возможности этой системы, повышенные требования к системам зажигания и развитие электроники привели к созданию электронных систем зажигания. Классическая система батарейного зажигания состоит из источников тока низкого напряжения - аккумуляторной бата­реи 21 (рис. 1.16) и генератора, катушки зажигания 12, прерывате­ля 5 включателя зажигания 8, распределителя тока высокого напряжения 16, искровых свечей зажигания 19 и соединительных проводов низкого и высокого напряжения.

Когда зажигание включено и контакты прерывателя 5 замк­нуты, ток низкого напряжения подается от аккумуляторной ба­тареи 21 или генератора по цепи: положительный вывод акку­муляторной батареи - амперметр 22- включатель зажигания 8 - добавочное сопротивление (резистор) 9- первичная об­мотка 10 катушки зажигания 12- подвижной контакт 2 преры­вателя 5- «масса» - отрицательный вывод аккумуляторной ба­тареи 21.

Проходя по первичной обмотке 10, ток низкого напряжения создает вокруг ее витков плавно возрастающее магнитное поле.

Когда вращающийся кулачок 4 переместит рычажок 1 прерыва­теля 5, контакты 2 и 3 разомкнутся, ток низкого напряжения в первичной обмотке 10 прервется и магнитный поток вокруг нее исчезнет. Исчезающий магнитный поток пересечет витки первич­ной 10 и вторичной 11 обмоток катушки зажигания 12. Вследствие этого в первичной обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции порядка 200...300 В, а во вторичной обмот­ке, имеющей значительно большее число витков, - 18...20 кВ. На­пряжение во вторичной обмотке достаточно, чтобы между элект­родами свечи 19 создать надежный искровой разряд, зажигающий рабочую смесь.

Рис. 1.16. Схема батарейной системы зажигания:

1 - рычажок прерывателя; 2 - подвижной контакт; 3 - неподвижный контакт; 4 - кулачок; 5-прерыватель; 6 -конденсатор; 7, /5 и 18- провода; 8 -включатель зажигания; 9 -доба­вочное сопротивление (резистор); 10 - первичная обмотка; 11 -вторичная обмотка; /2-ка­тушка зажигания; 13 - сердечник катушки; 14 -включатель; 16 - распределитель; /7-элект­роды; 19- искровая свеча зажигания; 20 - ротор с токоразносяшей пластиной (электродом); 21 - аккумуляторная батарея; 22 - амперметр

Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка 11 катуш­ки зажигания 12 -провод 15 высокого напряжения - угольный электрод ротора 20- один из электродов 17 крышки распредели­теля 16- провод 18- центральный электрод свечи - боковой электрод свечи - «масса» - отрицательный вывод аккумулятор­ной батареи - амперметр 22- включатель зажигания 8- резис­тор 9- первичная обмотка 10- вторичная обмотка 11 катушки за­жигания 12.

Затем вновь происходит замыкание контактов прерывателя, так как кулачок 4 сойдет с выступа рычажка 1 прерывателя.

ЭДС самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке и приводит к искрению между контактами 2 и 3 прерывателя, их окислению и разрушению. Для уменьшения воздействия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерыва­теля включен конденсатор 6, который в период размыкания кон­тактов заряжается током самоиндукции, а затем, разряжаясь в об­ратном направлении, ускоряет исчезновение тока в цепи низкого напряжения, а следовательно, и магнитного потока, поэтому уве­личивается ЭДС вторичной цепи и контакты 2 и 3 прерывателя предохраняются от обгорания.

В пусковых двигателях применяют систему зажигания от маг­нето. Основным прибором такой системы является магнето высо­кого напряжения. В нем совмещены функции генератора пере­менного тока, трансформатора, прерывателя и распределителя тока (в магнето одноцилиндрового двигателя отсутствует распре­делитель тока).

ВЕДУЩИЕ МОСТЫ

Ведущие мосты представляют собой объединенные в одну сбо­рочную единицу механизмы трансмиссии, посредством которых вращающий момент двигателя передается ведущим колесам трак­тора (автомобиля).

В зависимости от назначения колесные тракторы могут иметь один (задний) или два ведущих моста. В последнем случае это тракторы повышенной проходимости (МТЗ-82, ЛТЗ-55А, К-701, Т-150К).

У легковых автомобилей ведущий мост обычно один (реже два). Число ведущих мостов грузовых автомобилей достигает трех. В сельском хозяйстве широко применяют автомобили повышен­ной проходимости с двумя (УАЗ-469, ГАЗ-66) и тремя (ЗИЛ-131 и др.) ведущими мостами.

В задних мостах тракторов и автомобилей в зависимости от типа и их назначения кроме механизмов, преобразующих враща­ющий момент, передаваемый движителям, размещают вспомога­тельные механизмы - тормоза, приводы управления механизма поворота, ВОМ и другие устройства.

Основные механизмы ведущих мостов колесных тракторов - главная передача, дифференциал, конечные передачи и тормоза (см. рис. 1.17). У гусеничных тракторов вместо дифференциала размещают механизм поворота.

ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА, ДИФФЕРЕНЦИАЛ, КОНЕЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Главная передача служит для увеличения общего передаточного числа и передачи вращающего момента через дифференциал (или механизм поворота) и конечные передачи к ведущим колесам трактора (автомобиля).

Главная передача трактора представляет собой одинарную пе­редачу, состоящую из пары конических или цилиндрических шес­терен (см. рис. 1.17). Главные передачи автомобилей могут быть как одинарные, так и двойные. Одинарные передачи применяют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъ­емности. Двойные главные передачи состоят из пары конических и пары цилиндрических шестерен.

Дифференциал представляет собой планетарный механизм, предназначенный для распределения вращающего момента между ведущими полуосями трактора или автомобиля и обеспечения вращения ведущих колес с различной частотой при движении по кривой или неровностям пути. На повороте, неровном пути веду­щие колеса совершают движение по дугам разной длины. Если бы оба колеса были расположены на общем валу, то их движение со­провождалось бы скольжением, износом шин и поломками. По-этому ведущие колеса устанавливают на отдельных валах - полу­осях, соединенных дифференциалом.

Рис. 1.21. Схема дифференциала и механизма его блокировки:

а - схема работы дифференциала; б - схема дифференциала с меха­низмом блокировки; 1 - корпус; 2- кулачок на корпусе дифференци­ала; 3- вилка включения механизма блокировки дифференциала; 4 - подвижная кулачковая муфта; 5, 9- полуоси; 6, 8 - шестерни полу­осей; 7-сателлит; 10- ось сателлита; 11 -ведомая коническая шес­терня главной передачи

Принцип действия дифференциала рассмотрим по схеме, изоб­раженной на рисунке 1.21, а. Шестерня - сателлит 7 (рис. 1.21, а) находится в зацеплении с рейками 6 и 8 (в реальной конструкции это шестерни 6 и 8). К оси 10 шестерни 7 приложена сила Р, стре­мящаяся переместить эту шестерню вверх.

Если сопротивление реек 6 и 8 перемещению силой Р одинако­во, то на их зубья действуют равные силы Р/2 и рейки движутся вверх как единое целое с шестерней 7. Однако когда сопротивле­ние движению одной из реек, например рейки 6, будет большим, чем рейки 8 , шестерня 7 начинает вращаться вокруг своей оси и, перекатываясь по рейке 6, двигать рейку 8 вверх быстрее. При этом скорость движения рейки 8 увеличивается настолько, на­сколько уменьшается скорость движения рейки 6. Если сопротив­ление движению рейки 6 повысить так, что она остановится, то шестерня 7, перекатываясь по ней, увлечет за собой рейку 8 вверх, причем скорость движения рейки будет в 2 раза больше скорости движения оси 10.

Теперь рассмотрим реальную схему дифференциала (рис. 1.21, б). В приливах корпуса 1 на оси 10 свободно установлена шестер­ня-сателлит 7 . Отверстия боковых приливов корпуса служат опорами полуосей 5 и 9 с укрепленными на них коническими по­луосевыми шестернями 6 и 8, находящимися в зацеплении с са­теллитом 7 . Вращение к корпусу 1 дифференциала передается от ведомой шестерни 11 главной передачи. Если у полуосей 9 и 5 со­противление вращению одинаково, то сателлит 7, заклиненный шестернями 6 и 8, неподвижен на оси 10 и вся система вращается как единое целое.

Если сопротивление вращению одной полуоси, например полуоси 9, будет больше, чем сопротивление полуоси 5, то са­теллит 7 , проворачиваясь на своей оси, замедлит вращение шес­терни 8 и ускорит вращение шестерни 6, подобно тому как это было в примере с движением шестерни 7 и реек 6 и 8 (см. рис. 1.21, а).

Изменение дифференциалом частот вращения полуосей при колебаниях сопротивлений на колесах понижает проходимость трактора на увлажненной или рыхлой почве. В тяжелых почвен­ных условиях для повышения сцепных качеств колес дифферен­циал лучше выключить. Для этой цели на тракторах предусмотре­ны механизмы блокировки дифференциала, весьма разнообраз­ные по конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала по способу включения делят на принудительные, автоматические и самоблокирующиеся, а по типу привода - на механические и гидравлические.

Принудительная (механическая) блокировка дифференциала возникает при сцеплении подвижной кулачковой муфты 4 (см. рис. 1.21, б), установленной на шлицах полуоси 5 трактора, с ку­лачками 2 на корпусе / дифференциала. В этом случае частоты вращения корпуса 1 дифференциала и полуоси 5 будут одинако­вые, т. е. дифференциал будет заблокирован.

Механизм блокировки включают педалью (или рукояткой), а выключается он оттяжной пружиной, когда действие усилия, при­ложенного водителем, прекращается.

Автоматическая блокировка дифференциала позволяет водите­лю не затрачивать каких-либо усилий - процесс включения и выключения механизма происходит автоматически. Автоматичес­кая блокировка дифференциала применяется на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150Кидр.

Конечные передачи представляют собой одно - или двухступенчатый редуктор с большим передаточным числом зубчатых пере­дач. Шестерни конечных передач располагаются в корпусе задне­го моста трактора (см. рис. 1.17, о и в).

ТРАНСМИССИИ ПОЛНОПРИВОДНЫХ МАШИН

Для полного использования сцепного веса колесного трактора (автомобиля) на некоторых моделях дополнительно к заднему мо­сту устанавливают передний управляемый и ведущий мост. При­менение такого моста повышает производительность и эффектив­ность работы трактора (автомобиля) в условиях плохого сцепле­ния колес с грунтом, способствует снижению расхода топлива, буксования и разрушения почвенной структуры.

Для соединения коробки передач с передним и задним мостом устанавливают раздаточную коробку, от которой вращающий мо­мент передается через карданные валы на передний и задний мост трактора или автомобиля. Раздаточные коробки применены на тракторах МТЗ-82, ЛТЗ-55АМ, К-701, Т-150К, а также на автомо­билях ГАЗ-66, ЗИЛ-131, УАЗ-469 и др. Раздаточную коробку кре­пят к корпусу коробки передач. Внутри корпуса размещают валы с шестернями и зубчатыми муфтами.

Раздаточная коробка предназначена для распределения враща­ющего момента двигателя между ведущими мостами тракторов и автомобилей высокой проходимости. Она может также выполнять функцию дополнительной коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии.

Включение и выключение раздаточной коробки при переднем ходе трактора МТЗ-82 и повышенном буксовании задних колес происходит автоматически благодаря муфте свободного хода. Уст­ройство раздаточной коробки позволяет принудительно включать передний ведущий мост как при заднем, так и при переднем ходе трактора, а также отключать передний мост, например, на транс­портных работах при движении по дороге с твердым покрытием, когда использование переднего моста нецелесообразно.

ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСМИССИИ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ УЛУЧШИТЬ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

С целью получения наиболее высокой производительности МТА созданы многоступенчатые коробки передач с широким диа­пазоном скоростей. Число передач (ступеней) тракторных коро­бок передач составляет 5...32, а диапазон основных скоростей дви­жения переднего хода - 0,5...10 м/с и выше. Чем больше число передач, тем шире возможность выбрать скорость, соответствую­щую оптимальной загрузке двигателя, а значит, высокой произво­дительности и экономичному расходу топлива.

В некоторых отечественных (Т-150, Т-150К, К-701, МТЗ-100, ЛТЗ-155 и др.) и зарубежных тракторах используют трансмиссии с переключением без разрыва потока мощности. Переключение пе­редач с шестернями постоянного зацепления на ходу трактора осуществляется фрикционными муфтами, управляемыми от гид­равлической системы. Это повышает производительность агрегата от 6 до 20 %, снижает расход топлива и облегчает труд водителя.

Рис. 1.23. Схема гидромеханической трансмиссии:

а - гидротрансформатор: Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; Р - реактор, 1 - муфта свободного хода; 2 -первичный вал коробки передач; 3- коленчатый вал двигателя; б -кинематическая схема ступенчатой ме­ханической коробки 1 , 2, 3, 4, 5 - подвижные шестерни; 6, 7 - неподвиж­ные шестерни

В связи с тем что ступенчатые передачи не позволяют на любых нагрузочных режимах работы полностью загрузить двигатель и тем самым обеспечить оптимальные условия его работы, в отече­ственном и зарубежном машиностроении стали применять бессту­пенчатые трансмиссии.

Рассмотрим бесступенчатые трансмиссии, широко применяе­мые в тракторостроении.

Гидромеханическая транс­миссия состоит из гидравличес­кой и механической передач (рис. 1.23). Бесступенчатость пре­образования (трансформации) вращающего момента в ней обеспечивается гидротрансформатором, а дальнейшее увеличение момента - ступенчатой передачей.

Гидротрансформатор включает в себя: насосное колесо Н, при­водящееся во вращение от коленчатого вала 3 двигателя; турбин­ное колесо Т, жестко связанное с первичным валом 2 коробки пе­редач; колесо реактора Р, соединенное через муфту 1 свободного хода с втулкой корпуса гидротрансформатора. Все три колеса, имеющие профилированные лопасти, помещены в общем кожухе и образуют замкнутый кольцевой объем, заполненный жидкостью (веретенным маслом) и называемый кругом циркуляции.

Насосное колесо преобразует подведенную к нему механичес­кую энергию двигателя в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость, отбрасываемая лопастями насосного колеса, воздействует на лопасти расположенного рядом турбинно­го колеса и приводит его во вращение. Потоки рабочей жидкости, сходящие с лопастей турбинного колеса, проходят через лопасти колеса реактора. Последние разворачивают струи рабочей жидко­сти таким образом, чтобы обеспечить им оптимальное направле­ние при входе в насосное колесо. Затем цикл повторяется.

Бесступенчатые передачи позволяют более гибко маневриро­вать скоростью движения, полностью исключают потери времени на переключение передач, улучшают разгонные качества агрегата и т. д. Все это позволяет повысить производительность и снизить расход топлива МТА.

Следовательно, можно сделать вывод о перспективности при­менения на тракторах не только трансмиссий с переключением передач на ходу, но и прогрессивных бесступенчатых передач.

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ С ПОЧВОЙ

Проблема истирания и уплотнения плодородных почв возник­ла в результате увеличения числа машин, используемых в сель­ском хозяйстве. Кроме того, значительно возросла их масса. Так, широко распространенный трактор К-701 имеет массу более 12 т, а автомобиль КамАЗ - более 7 т.

В результате указанной тенденции суммарная площадь следов колес (гусениц) достигает 50...200% площади обрабатываемого поля, плотность почвы в следе увеличивается в 1,1...1,2 раза по сравнению с неуплотненными участками, структура ее ухудшает­ся. Вследствие этого снижается урожайность на площади следов колес и гусениц, увеличивается сопротивление почв обработке ра­бочими органами машин.

Установлено, что после прохода тракторов изменяется структу­ра почвы: увеличивается (на 15...20%) число комков крупнее 10 мм и соответственно уменьшается число их размером0,25... 10 мм, резко увеличивается число частиц менее 0,25 мм. Та­кое изменение структуры происходит до глубины 30...60 см (в за­висимости от массы агрегата, кратности проходов по одному сле­ду, типов и состояния почвы).

Колеса и гусеницы машин уплотняют почву на глубину до 50 см. Наиболее сильно уплотняются верхние ее слои (до 20 см). После прохода машин плотность почвы в верхних слоях повыша­ется на 6...20%. Установлено, что повышенная плотность сохра­няется в течение 1 ...3 лет в слоях почвы, не подвергающихся обра­ботке, и увеличивается при последующих проходах.

Изменение плотности почвы приводит к существенному рос­ту ее твердости. Так, твердость дерново-подзолистых почв и черноземов в слое 0...10см после одного прохода трактора ти­пов МТЗ, Т-150 и К-701 возрастает в среднем в 1,8...5 раз. При увеличении кратности проходов твердость почвы соответствен­но повышается.

Уплотнение почвы ходовыми системами машин происходит из-за уменьшения ее пористости, что приводит к уменьшению фильтрующей способности почвы, а следовательно, и к суще­ственному снижению доступа влаги и воздуха в нее.

Колесные и гусеничные тракторы в пятне контакта с почвой создают в течение долей секунды давление от 0,05 до 0,5 МПа. Это давление действует в слое почвы 0...50см, уменьшаясь по мере увеличения глубины. При таких давлениях и времени их приложе­ния гибнут гумусообразующие и рыхлящие почву живые организ­мы, обитающие в верхних ее слоях. От контакта с движителями разрушается структура верхнего слоя почвы - она измельчается. Вследствие этого усиливаются процессы эрозии почвы - из нее более интенсивно выветриваются и вымываются наиболее плодо­родные компоненты. Все это приводит к снижению плодородия почвы, а следовательно, и урожайности сельскохозяйственных культур.

Для снижения вредного воздействия движителей на почву це­лесообразно применять гусеничные тракторы. Однако они менее универсальны, чем колесные.

Чтобы снизить отрицательное воздействие ходовых систем машин, уменьшают их давление на почву, используют широко­захватные рабочие орудия (это позволяет уменьшить число про­ходов машин по полю и площадь следов колес и гусениц) и ком­бинированные МТА (в этом случае можно не только сократить число проходов по полю, но и использовать привод колес рабо­чих орудий и прицепов для увеличения силы тяги без повыше­ния веса трактора), устанавливают шины низкого давления (0,08...0,12 МПа) или арочные шины, сдваивают колеса, применя­ют постоянную двухследную технологическую колею для возделы­вания сельскохозяйственных культур.

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ И ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТЫ

Чем легче и удобнее рулевое управление, меньше радиус пово­рота, больше предельная скорость при повороте и меньше количе­ство энергии, затрачиваемое на управление при движении по за­данной траектории, тем лучше управляемость и поворачиваемость машины, а следовательно, выше ее производительность и эконо­мичность.

Повышение рабочих скоростей МТА приводит к ухудшению поворачиваемости и качества работы при выполнении сельскохо­зяйственных процессов, а при увеличении радиусов поворота на поворотных полосах больше уплотняется почва, а следовательно, снижается урожайность сельскохозяйственных культур.

Итак, рулевое управление должно обеспечивать сохранение за­данного направления движения (заданного курса), а при соответ­ствующем воздействии изменять его по требуемой траектории, от чего зависит безопасность движения.

Способность к принудительному снижению скорости и быст­рой остановке - важнейшее свойство машины, влияющее на ее эксплуатационные показатели (производительность, расход топ­лива и др.) и имеющее большое значение для безопасности движе­ния.

Техническое состояние тормозной системы существенно влия­ем на безопасность движения. Эффективность торможения при скорости движения 40 км/ч должна соответствовать данным таб­лицы 1.5.

Табл. 1.5. Тормозной путь и допустимое замедление автомобиля (начальная скорость торможения 40 км/ч)

Автомобиль Тормозной путь, м, не более Установившееся замедление м/с 2

Легковой 16,2 5,2

Грузовой 23 4

Автопоезд 25 4

В таблице 1.5 приведены значения тормозного пути автомоби­лей от начала действия тормозного механизма. Однако общий тормозной путь машины в действительности больше. Слагаемые общего тормозного пути: путь, пройденный автомобилем за пери­од времени от момента принятия водителем решения тормозить до момента нажатия на педаль тормоза (время реакции водителя); путь, пройденный автомобилем за время срабатывания привода тормозной системы; непосредственно тормозной путь, когда на­чинается торможение. Следовательно, в действительности от при­нятия водителем решения о торможении и до полной остановки машина проходит гораздо больший путь. Время реакции водителя составляет 0,4...2 с в зависимости от его физического и психоэмо­ционального состояния. Время срабатывания привода тормозной системы при ее полной исправности должно быть 0,6...0.9 с.

Длина тормозного пути зависит от силы сцепления шин авто­мобиля (трактора) с дорожным покрытием, состояния дорожного покрытия, скорости движения, исправности тормозной системы, состояния шин и давления воздуха в них. На мокром асфальтобе­тоне по сравнению с сухим тормозной путь увеличивается при­мерно на 30 %, при гололеде - в 5... 10 раз. Все это ухудшает усло­вия безопасности работ на тракторах и автомобилях. Тормозной путь пропорционален квадрату скорости движения. Например, если скорость автомобиля увеличивается в 3 раза (с 20 до 60 км/ч), то тормозной путь возрастает в 9 раз и т. д.

УСТОЙЧИВОСТЬ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Один из важных эксплуатационных показателей проходимости трактора - устойчивость, которая характеризует его способность работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидыва­ния. Различают продольную и поперечную устойчивость трактора. Устойчивость оценивают статическими углами продольного и по­перечного уклонов, на которых может стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор без прицепа и навесной машины. Оценка устойчивости трактора в агрегате с машиной в динамике представ­ляет большие трудности ввиду большого числа взаимодействую­щих факторов, влияющих на устойчивость движения системы трактор - машина.

Продольная устойчивость. Опрокидывание наступает при подъеме, когда передние колеса трактора и автомобиля полностью разгружаются. Весь вес машины воспринимается задними колеса­ми. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести машины.

При движении под уклон опрокидывание наступает при пол­ностью разгруженных задних колесах. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести и расстоянием между осями колес.

Поперечная устойчивость. При стоянке трактора или автомоби­ля на поперечном уклоне одна из сторон их разгружается. При полной разгрузке одной из сторон наступает опрокидывание, ко­торое определятся шириной колеи и вертикальной координатой центра тяжести. В связи с этим при работе на уклонах у колесных тракторов увеличивают колею.

Большие площади плодородных земель нашей страны располо­жены в горной местности, что обусловило необходимость созда­ния для горного земледелия специальных тракторов повышенной устойчивости, которые называют также крутосклонными.

Способы повышения устойчивости. При наиболее простом спо­собе повышения продольной устойчивости в передней части трак­тора на раме 2 (рис. 1.31, а) размещают специальные балластные грузы 1 . Такой способ используют для повышения продольной ус­тойчивости колесного трактора при агрегатировании с тяжелыми, навешиваемыми сзади машинами, поскольку при разгрузке пере­дних колес управляемость трактора нарушается, а грузы способ­ствуют восстановлению ее.

Один из эффективных способов повышения устойчивости трактора как в продольном, так и в поперечном направлении - понижение его центра тяжести в результате уменьшения дорожно­го просвета. Этот способ применен на модифицированной модели трактора ЛТЗ-55АМН.

Рис. 1.31. Повышение устойчивости трактора:


а - балластировка грузами: 1 - грузы; 2- рама трактора; б -шарнир­ный механизм стабилизации остова

Трактор ЛТЗ-55АМН предназначен для работ общего назначе­ния и транспортировки грузов на склонах крутизной до 16° и рав­нинной местности. Он может также работать на склонах крутиз­ной до 20°, на участках с ровным микрорельефом и при ограни­ченной скорости движения. Высота трактора уменьшена в сравне­нии с базовой моделью на 0,34 м, а агротехнический просвет - на 0,32 м.

Из соображений безопасности в кабине применен жесткий каркас, защищающий тракториста в случае опрокидывания трак­тора. В кабине под щитком приборов установлена панель сигна­лизации креномера, предупреждающего тракториста о предель­ном крене трактора.

Трактор, находящийся в неподвижном состоянии на склоне, опрокидывается под действием силы

. Где - его вес (рис. 1.31, б). Опрокидывание трактора произойдет при некотором угле

, когда направление действия силы будет проходить ле­вее точки опоры. Опасность опрокидывания уменьшится, если правую и левую части трактора соединить шарнирным механиз­мом, позволяющим трактору сохранять вертикальное положение в некотором диапазоне значений угла склона . Этот принцип реа­лизован в конструкциях некоторых колесных крутосклонных тракторов.

Устойчивое движение такого трактора по склону обеспечивает­ся механизмом выравнивания, выполненным в виде поворотных конечных передач и свободной подвески переднего моста на ме­ханизме шарнирного параллелограмма.

Гусеничные тракторы более приспособлены для работы на гор­ных склонах, так как центр их тяжести расположен относительно низко, динамическая устойчивость лучше и они менее подверже­ны сползанию со склона. Эти тракторы используют для наиболее энергоемких работ на горных, овражных и балочных склонах кру­тизной до 20°, расположенных на высоте до 2 км над уровнем моря.

Для лучшей безопасности гусеничные тракторы оборудуют спе­циальной опорой, которая при помощи рычажной системы и гид­равлического цилиндра устанавливается в сторону крена и пре­пятствует опрокидыванию. Колея и продольная база этих тракто­ров увеличены.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ НАВЕСНАЯ СИСТЕМА

В состав гидравлической навесной системы входят масляный насос, распределитель, гидроцилиндры, бак для масла, запорные и разрывные устройства и маслопроводы, механизм навески, а в тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82- дополнительно гидроувеличитель сцепного веса (ГСВ) и регулятор глубины обработки почвы.

На рисунке 1.32 изображена схема действия гидравлической навесной системы (ГСВ и регулятор глубины обработки почвы ус­ловно к гидросистеме не подключены). Масляный насос 1 (рис. 1.32, а) из бака 2 нагнетает масло в распределитель 3. Золот­ник 4 распределителя с помощью рукоятки 5 можно устанавливать в четыре положения: подъем (П), нейтральное (Н). опускание (О) и плавающее (Пл). Когда золотник занимает положение П (пока­зано на рис. 1.32, б), масло из распределителя нагнетается по мас­лопроводу в полость Б гидроцилиндра 6 и перемешает в нем пор­шень в сторону полости А. При этом шток поршня через механизм навески 8 поднимает орудие 9. В то же время из полости А масло вытесняется поршнем и отводится через распределитель в бак. Ус­ловно путь масла в распределителе показан на рисунке 1.32, 6.

Когда рукоятка поставлена в положение Н, золотник запирает отверстия, ведущие в маслопроводы основного гидроцилиндра, поэтому поршень в нем неподвижен и орудие остается в установ­ленном положении, а масляный насос, работая вхолостую, пере­качивает масло через распределитель в бак. При установке рукоят­ки в положение принудительного опускания насос подает масло в полость А гидроцилиндра, орудие опускается поршнем, а масло вытесняется им из полости Б в бак. Если рукоятку установить в плавающее положение, золотник расположится так, что масло будет перетекать через распределитель из одной полости гидроцилиндра в другую. Это позволит орудию подниматься и опускаться, копируя опорным колесом поверхность почвы. Насос будет рабо­тать вхолостую, как при нейтральном положении.

Рис. 1.32. Схема гидравлической навесной системы тракторов МТЗ-80 и МТЗ-82 (я) и путь масла в гидросистеме (б):

1 - насос; 2- масляный бак; 3 - распределитель; 4 - золотник распределителя; 5- рукоятка золотника; 6 - гидроцилиндр (основной); 7-маслопроводы; 8 -механизм навески; 9- на­весное орудие; 10- опорное колесо орудия

При работе колесного трактора с тяжелыми сельскохозяйствен­ными машинами, а также на влажной почве его ведущие колеса значительно буксуют, скорость движения и производительность работы агрегата снижаются. Чтобы уменьшить буксование веду­щих колес тракторов, их можно догружать с помощью увеличите­лей сцепного веса за счет части веса агрегатируемого с трактором навесного сельскохозяйственного орудия или машины.

Увеличители сцепного веса подразделяют на механические (в тракторах Т-25А, ЛТЗ-55) и гидравлические (в тракторах МТЗ-80, МТЗ-82). Механические догружатели изменяют нагрузку на веду­щие колеса за счет перестановки центральной тяги системы навес­ки по высоте. Чем больше угол наклона центральной тяги, тем больше догружаются ведущие колеса.

Гидроувеличитель сцепного веса тракторов МТЗ устанавлива­ют между распределителем и основным гидроцилиндром раздель­но-агрегатной системы. Принцип работы ГСВ основан на созда­нии в гидроцилиндре силы подпора, направленной на подъем орудия. При настройке ГСВ для работы в полевых условиях необ­ходимо создать такую силу подпора, чтобы давление рабочих орга­нов на дно борозды при движении было минимальное, т. е. чтобы след опорного колеса машины был неглубокий.

Регулятор глубины обработки почвы управляет действием гид­роцилиндра через распределитель, восстанавливает глубину обра­ботки почвы при ее отклонении от первоначально заданной. Раз­личают высотные, силовые, позиционные и комбинированные способы регулирования глубины обработки почвы. Все эти спосо­бы осуществляются специальными регуляторами, включенными в гидравлическую навесную систему.

Масляный насос служит для подачи масла из бака в рабочие полости гидроцилиндров. В гидравлических системах тракторов устанавливают шестеренные насосы НШ-32К, НШ-46У, Ш-50К, НШ-67К и др. Насос гидросистемы в отличие от насоса, установ­ленного в смазочной системе двигателя, подает масло под высо­ким давлением (12,5...16,0 МПа).

Распределитель предназначен для распределения масла, нагне­таемого насосом, между гидроцилиндрами и гидроусилителем, поддержания заданного давления, автоматического переключения гидравлической системы на холостой ход - перепуска масла в бак и предохранения гидросистемы от перегрузок. На тракторах уста­навливают распределители клапанно-золотникового типа Р-75-ВЗА трехсекциониые, четырехпозиционные с автоматическим пе­реводом золотника из рабочего положения в нейтральное.

Гидроцилиндр служит для подъема и опускания навешенных на трактор сельскохозяйственных орудий. На тракторе установле­ны один основной цилиндр в комплекте с механизмом навески и два выносных, которые размещают, как правило, на сельскохозяй­ственных машинах. Цилиндр состоит из корпуса, крышек, порш­ня со штоком, каналов с ограничительным клапаном и стяжных болтов. Промышленность выпускает гидроцилиндры шести типо­размеров: Ц-55, Ц-90, 1.1-100. Ц-110. П-120, Ц-125 (здесь Ц - ци­линдр, число - внутренний диаметр цилиндра, мм).

Баки гидросистемы выполняют литыми (в тракторах МТЗ) и штампованными (в тракторах ДТ-75М, Т-150К, К-701 и др.). Объем баков выбирают из расчета половины теоретической про­изводительности насоса, что обеспечивает работу системы без пе­регрева и вспенивания масла. Все баки снабжены фильтрами, устанавливаемыми на конце сливной трубы, и предохранительными клапанами.

Трубопроводы гидросистемы подразделяют на стальные бес­шовные трубки высокого давления и резинометаллические шланги. Их соединяют между собой при помощи запирающих (соединительных) и разрывных муфт. Запирающие муфты позво­ляют отсоединить шланги, не сливая масло из системы, за счет наличия в них подпружиненных шариковых клапанов. Число за­пирающих муфт соответствует числу шлангов, подсоединенных к цилиндру. Разрывные муфты автоматически размыкаются при осевом усилии 200...250 Н (в случае аварийного отсоединения орудия) без разрыва шлангов и потерь масла из системы, так как шариковые клапаны, установленные в них, надежно закрывают трубопроводы.

Использование: в транспортном машиностроении, а именно в трансмиссиях тракторов, используемых в строительстве и сельском хозяйстве. Сущность изобретения: трансмиссия состоит из муфты сцепления, ступенчатой коробки перемены передач, концы валов которых снабжены зубьями и соединены друг с другом зубчатой муфтой, заднего моста и конечных передач, на выходных валах которых установлены ведущие колеса. Соединяемые концы валов муфты сцепления коробки перемены передач оснащены коническими шестернями, связанными между собой промежуточной конической шестерней. Коническая шестерня установлена на валу свободно и снабжена зубчатым венцом, соединяемым с зубьями вала, на котором шестерня установлена, посредством зубчатой муфты, выполненной переключаемой. Вторая коническая шестерня установлена на валу коробки перемены передач жестко. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к трансмиссиям транспортных средств, преимущественно тракторов, используемых в строительстве и сельском хозяйстве.

Известны трансмиссии тракторов Минского тракторного завода МТЗ-2, МТЗ-5МС, МТЗ-50, МТЗ-80, состоящие из муфты сцепления, ступенчатой коробки перемены передач, заднего моста с главной передачей и тормозами и конечных передач, на выходных валах которых установлены ведущие колеса. В них концы валов муфты сцепления соединены с концами первичных валов коробок перемены передач посредством зубчатых соединений (Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1966, с.143, фиг.101, с.144, фиг.102, с.145, фиг. 103; Тракторы "Беларусь" МТЗ-50, МТЗ-50Л. Руководство по эксплуатации и уходу. Минск: Урожай, 1966, с.99, фиг.36 и 39, вкладка П.; Тракторы "Беларусь" МТЗ-80, МТЗ-80Л, МТЗ-82, МТЗ-82Л. Руководство по эксплуатации и уходу. Минск: Ураджай, 1973, фиг.36 и рис.107).

Существенными недостатками трансмиссий известных тракторов, принятых в качестве аналогов, являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что число передач заднего хода в несколько раз меньше числа передач переднего хода и скорости движения тракторов на переднем и заднем ходу не совпадают по величине друг с другом. А ведь эти тракторы, оснащенные экскаваторными лопатами и бульдозерными отвалами, широко используются в строительстве на землеройных работах, а также в сельском хозяйстве, где на работах с отдельными сельскохозяйственными орудиями требуется движение передним и задним ходом с одинаковой скоростью. Изменение направления движения необходимо осуществлять в кратчайшее время с минимальным числом перемещений рычага переключения коробки перемены передач. Обеспечить вышеупомянутое требование в известных трансмиссиях невозможно, ибо для перехода с движения передним ходом на движение задним ходом требуется ввести в зацепление рычагом переключения КПП несколько скользящих шестерен и для этого необходимо рычаг переключения перемещать несколько раз в продольном и поперечном направлениях. Это вызвано тем, что перед включением передач переднего и заднего хода необходимо ввести в зацепление шестерни редуктора коробки перемены передач, а затем необходимую для движения передачу.

Известна трансмиссия трактора Т-70С, состоящая из муфты сцепления, ступенчатой коробки перемены передач с переключаемыми скользящими шестернями, заднего моста с главной передачей, фрикционными механизмами поворота и тормозами, конечных передач, на выходных валах которых установлены ведущие колеса. В известной трансмиссии конец вала муфты сцепления и конец первичного вала коробки перемены передач снабжены зубьями (шлицами) и соединены друг с другом посредством зубчатой (шлицевой) муфты. Известная трансмиссия по своей технической сути является наиболее близкой к предлагаемому техническому решению и поэтому принимается в качестве прототипа.

Недостаток прототипа - ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что: число передач заднего хода в несколько раз меньше числа передач переднего хода (трактор имеет две передачи заднего хода и 8 передач переднего хода); скорости движения трактора на заднем ходу (3,5 км/ч и 6 км/ч) не совпадают со скоростями движения машины передним ходом (ближайшие по величине скорости равны 4,58 км/ч и 6,67 км/ч, что значительно снижает эффективность использования машины с бульдозерным отвалом на земляных работах в строительстве, где предпочтительнее движение передним и задним ходом с одинаковой скоростью.

Переключение передач с переднего хода на задний и обратно связано с относительно значительными затратами времени и усилий водителя. Это вызвано тем, что перед включением передач переднего и заднего хода необходимо включить редуктор-удвоитель коробки перемены передач, а перед включением его необходимо еще и выключить. Как следствие, в процессе переключения передач рычаг переключения коробки необходимо перемещать несколько раз в продольном и поперечном направлениях. Все это в конечном счете сказывается на производительности машины.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей трансмиссии и повышение ее эксплуатационных качеств посредством: оснащения трансмиссии одинаковым числом передач переднего и заднего хода с равными скоростями движения трактора передним и задним ходом; увеличения числа передач переднего и заднего хода, т.е. общего числа передач; упрощения процесса переключения передач переднего и заднего хода.

Поставленная цель достигается тем, что в трансмиссии, состоящей из муфты сцепления и ступенчатой коробки, концы валов которых снабжены зубьями (шлицами) и соединены друг с другом посредством зубчатой муфты, заднего моста с главной передачей, фрикционными механизмами поворота и тормозами и конечных передач, на выходных валах которых установлены ведущие колеса, соединяемые концы валов муфты сцепления и коробки перемены передач оснащены коническими шестернями, связанными между собой промежуточной конической шестерней. Одна из двух конических шестерен, которыми оснащены концы валов муфты сцепления и коробки перемены передач, установлена на одном из вышеупомянутых валов свободно и снабжена зубчатым венцом, соединяемым с зубьями (шлицами) вала, на котором шестерня установлена свободно, посредством зубчатой муфты, выполненной переключаемой. Вторая коническая шестерня установлена на другом валу жестко.

Во втором варианте исполнения трансмиссии трактора обе конические шестерни, установленные на валах муфты сцепления и коробки перемены передач, снабжены зубчатыми венцами, последние попеременно, посредством переключаемой муфты соединяются с валом, на котором одна из конических шестерен установлена свободно. С целью повышения долговечности подшипниковых узлов вала муфты сцепления и первичного вала КПП, путем снижения действующих на них нагрузок, конические шестерни связаны друг с другом двумя коническими промежуточными шестернями.

Наличие отличительных признаков в заявленном техническом решении, в сравнении с прототипом, свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Проведенный сопоставительный анализ каждого отличительного признака предлагаемого технического решения показал, что ни один из них не обнаружен в просмотренной патентной и научно-технической литературе. Это позволило сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям "существенные отличия" и "изобретательский уровень".

Предлагаемая трансмиссия трактора по сравнению с прототипом позволяет расширить функциональные возможности машины и повысить ее эксплуатационные качества. Трансмиссия обеспечивает: увеличение общего числа передач вдвое - 20 против 10 в прототипе (8 передач переднего хода и 2 передачи заднего хода); равное число (по 10) передач переднего хода и заднего хода, причем скорость передвижения на каждой передаче переднего хода равна скорости передвижения на каждой соответствующей передаче заднего хода; переход трактора с движения передним ходом на движение задним ходом и обратно с одинаковой скоростью осуществляется посредством возвратно-поступательного (вперед-назад) перемещения рычага или педали (в зависимости от конструкции органа управления), перемещающей зубчатую муфту.

Вышеизложенное определяет соответствие предложенного технического решения критерию "положительный эффект".

Трансмиссия может быть использована на промышленных и сельскохозяйственных тракторах, а также других транспортных средствах с одинаковым числом передач переднего и заднего хода, что говорит о ее соответствии критерию "промышленная применяемость".

На фиг. 1 показана кинематическая схема трансмиссии трактора, первый вариант исполнения; на фиг.2 - то же, второй вариант исполнения.

Трансмиссия состоит из муфты сцепления 1, содержащей вал 2 и связанной с двигателем 3, ступенчатой коробки перемены передач 4, содержащей первичный вал 5, промежуточный вал 6, вторичный вал 7 и вал передач заднего хода 8. На упомянутых валах размещены скользящие шестерни 9 и жестко связанные с валами шестерни 10. Посредством перемещения по валам шестерен 9 и введения их в зацепление с шестернями 10 осуществляется переключение передач - изменение скорости и направления движения трактора. Трансмиссия имеет задний мост 11 с главной передачей 12, фрикционными механизмами поворота 13 и тормозами 14. На выходных валах 16 конечных передач 15 установлены ведущие колеса 17, в данном случае, как и у прототипа, трактора Т-70С, ведущие звездочки, служащие для привода гусеничного движителя, которым последний оснащен. Концы вала 2 муфты сцепления 1 и первичного вала 5 коробки перемены передач 4 снабжены зубьями (шлицами) 18 и 19, которые соединяются друг с другом переключаемой зубчатой (шлицевой) муфтой 20. На конце вала 2 муфты сцепления 1 свободно установлена коническая шестерня 21, снабженная зубчатым венцом 22, который посредством зубчатой муфты 20 может быть соединен с зубьями 18 вала 2.

На конце первичного вала 5 коробки перемены передач 4 жестко установлена коническая шестерня 23. Шестерни 21 и 23 могут быть установлены как на валу 2 муфты сцепления, так и на первичном валу 5 без изменения функциональных возможностей трансмиссии. Конические шестерни 21 и 23 связаны между собой промежуточной конической шестерней 24, установленной посредством подшипникового узла 25 на корпусе трансмиссии.

Второй вариант исполнения предложенной трансмиссии трактора отличается от первого тем, что коническая шестерня 23 жестко установлена на зубьях 19 конца первичного вала 5 коробки перемены передач 4 и снабжена, как и коническая шестерня 21, зубчатым венцом 22, который посредством переключаемой зубчатой муфты 20 может быть соединен с зубьями 18 вала 2 муфты сцепления 1. С целью повышения долговечности подшипниковых узлов вала муфты сцепления 2 и первичного вала 5 КПП 4 путем снижения действующих на них нагрузок конические шестерни 21 и 23 связаны друг с другом двумя промежуточными коническими шестернями 24.

Трансмиссия трактора работает следующим образом.

В зависимости от необходимости движения трактора передним или задним ходом с определенной скоростью в коробке перемены передач 4 посредством введения в зацепление скользящих шестерен 9 первичного 5 и промежуточного 6 валов (шестерни 9, установленные на промежуточном валу, являются шестернями редуктора удвоителя числа передач КПП), а также вала заднего хода 8 с шестернями 10 промежуточного 6 и вторичного 7 валов включают одну из восьми передач переднего хода, или двух передач заднего хода, имеющихся в коробке перемены передач 4. Затем посредством переключаемой зубчатой муфты 20 соединяют друг с другом зубья 18 и 19 вала 2 муфты сцепления 1 и первичного вала 5 коробки перемены передач 4 (во втором варианте посредством переключаемой зубчатой муфты 20 зубья 18 вала 2 муфты сцепления 1 соединяют с зубчатым венцом 22 конической шестерни 23).

При этом обеспечиваются кинематическая и силовая связь двигателя 3 с ведущими колесами 17 и мощность от двигателя 3 через вал 2 муфты сцепления 1, зубчатую муфту 20, первичный вал 5 (валы 2 и 5 вращаются в этом случае в одну и ту же сторону, как единый неразрезной вал), промежуточный 6 и вторичный 7 валы, главную передачу 12, бортовые передачи 15 передается выходным валам 16 и вместе с ними ведущим колесам 17. В результате трактор движется в выбранном направлении с выбранной скоростью. В случае необходимости изменения направления движения на обратное с той же скоростью переключаемую зубчатую муфту 20 выводят из зацепления с зубьями 19 первичного вала 5 и вводят в зацепление с зубчатым венцом 22 шестерни 21 (во втором варианте муфту 20 выводят из зацепления с зубчатым венцом 22 конической шестерни 23 и вводят в зацепление с венцом 22 конической шестерни 21). Мощность от двигателя 3 через вал 2 муфты сцепления 1, зубчатую муфту 20, коническую шестерню 21, промежуточную коническую шестерню 24, коническую шестерню 23 передается первичному валу 5 КПП и далее всем последующим элементам трансмиссии вплоть до ведущих колес 17, но вращается первичный вал 5 в этом случае, а следовательно, и ведущие колеса 17 в направлении, обратном первоначальному, т.е. трактор меняет направление движения на диаметрально противоположное и движется в этом направлении с той же скоростью, с какой двигался первоначально, ибо передаточное число трансмиссии, определяемое передачей, включенной в коробке перемены передач, не изменилось, ведь передача в КПП не переключалась. Таким образом, процесс перехода трактора с движения передним ходом на движение с той же скоростью задним ходом и обратно сводится к перемещению управляемой зубчатой муфты 20 вперед-назад, т.е. осуществляется быстрый реверс. Переход на движение трактора с другими значениями скоростей осуществляется, как обычно, путем включения в коробке перемены передач 4 других передач посредством рычага управления КПП.

Трансмиссия упрощает конструкцию коробки перемены передач, поскольку позволяет исключить из ее конструкции вал задних передач, ведь изменение направления вращения валов КПП осуществляется с помощью конических шестерен.

1. ТРАНСМИССИЯ ТРАКТОРА, состоящая из муфты сцепления и ступенчатой коробки перемены передач, концы валов которых снабжены зубьями, соединенными друг с другом посредством зубчатой муфты, заднего моста с главной передачей и конечных передач, на выходных валах которых установлены ведущие колеса, отличающаяся тем, что соединяемые концы валов муфты сцепления и коробки перемены передач снабжены коническими шестернями, связанными между собой промежуточной конической шестерней, при этом одна из конических шестерен установлена на одном из валов свободно и снабжена зубчатым венцом, соединяемым с зубьями вала, на котором установлена упомянутая шестерня, посредством зубчатой муфты, выполненной переключаемой, а другая коническая шестерня установлена на валу жестко.

2.Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что конические шестерни, которыми оснащены соединяемые концы валов муфты сцепления и коробки перемены передач, связаны между собой двумя промежуточными коническими шестернями и снабжены зубчатыми венцами попеременно посредством переключаемой зубчатой муфты, соединяемыми с валом, на котором одна из конических шестерен установлена свободно.

Трансмиссия в целом представляет собой комплекс устройств для передачи и преобразования энергии от ее источника к потребителю (или потребителям) в удобном для них виде.

Современные трансмиссии можно классифицировать по способу изменения их передаточных чисел на бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные.

Б е с с т у п е н ч а т ы е т р а н с м и с с и и позволяют в заданном интервале передаточных чисел иметь любое их значение, вследствие чего работа МТА всегда может быть наиболее производительной и экономичной.

С т у п е н ч а т ы е т р а н с м и с с и и имеют определенные интервалы (ступени) передаточных чисел в пределах которых работа МТА достаточно производительная и экономичная.

К о м б и н и р о в а н н ы е т р а н с м и с с и и отличаются сочетанием интервалов передач, в которых возможно бесступенчатое изменение передаточных чисел.

По способу преобразования крутящего момента их можно классифицировать на механические, гидравлические, электрические и комбинированные.

Б е с с т у п е н ч а т ы е т р а н с м и с с и и по этому признаку подразделяются на м е х а н и ч е с к и е (фрикционно-тороидные, клиноременные и импульсные - инерционные), г и д р а в л и ч е с- к и е (гидродинамические и гидрообъемные), э л е к т р и ч е с к и е (электромеханические).

С т у п е н ч а т а я т р а н с м и с с и я по этому признаку является механической, в которой преобразование крутящего момента происходит в шестеренных редукторах, в одном из которых – к о р о- б к е п е р е д а ч (КП) - производится изменение передаточных чисел, ограниченных числом возможных сочетаний зубчатых пар.

Не зависимо от классификации трансмиссий, они должны соответствовать определенным эксплуатационным и производственным требованиям:

Должны обеспечивать надежную связь с двигателем и отсоединение от него, в зависимости от технологии работы МТА;

- иметь возможность изменения общего передаточного числа в зависимости от изменения тягового сопротивления движению трактора (его загрузке);

- должны иметь возможность изменения направления вращения ведущих колес трактора при неизменном направлении вращения вала двигателя для получения заднего хода, а также соотношения частот вращения левого и правого ведущих колес при движении на повороте, по неровностям пути и для поворота соответственно колесного и гусеничного трактора;

- обеспечивать отбор части мощности двигателя на привод рабочих органов прицепных или навесных машин - орудий во время движения МТА или его работы в стационарных условиях, а также систем по обслуживанию гидравлических систем трактора;

- конструктивно быть компактными, иметь ограниченные габаритные размеры корпусов сборочных единиц (агрегатов), способных передавать большие мощности, иметь достаточно высокие КПД и долговечность, низкую трудоемкость технического обслуживания и хорошую ремонтопригодность.

4.2. Ступенчатые трансмиссии

На большинстве сельскохозяйственных и значительной части промышленных тракторов применяют ступенчатые шестеренные трансмиссии, как наиболее отработанные конструктивно, относительно простые, удобные и надежные в работе, имеющие довольно высокий КПД, более низкую стоимость. Основным их недостатком является ступенчатое регулирование крутящих моментов, что довольно часто приводит к неэффективному использованию мощности двигателя.

Кинематические схемы ступенчатых трансмиссий могут быть двух типов. По первой традиционной схеме (рис. 4.1,а ,б ) мощность двигателя на ведущие колеса трактора разделяется после КП, что обусловливает наличие одной центральной передачи (ЦП), размещаемой, как правило, в корпусе заднего моста трактора (гусеничного или колесного с задними ведущими колесами). Такая схема относительно проста, хорошо компонуется, обладает достаточно высоким механическим КПД и приемлимыми показателями материалоемкости.

По второй кинематической схеме (рис. 4.1,в ) трансмиссии мощность от двигателя разделяется перед КП или в ней, что обусловливает наличие двух ЦП. Положительным качеством этой схемы является меньшая силовая нагруженность деталей КП и ЦП и возможность

уменьшения размеров механизма поворота гусеничного трактора, установка их на менее нагруженной части трансмиссии до ЦП. Особенностью этой схемы является невозможность четкого разграничения функций КП и механизма поворота и выполнение одним агрегатом совмещенных функций. Этот тип трансмиссии устанавливается только на гусеничных тракторах.

В традиционных схемах трансмиссии типового колесного трактора с задними ведущими колесами и гусеничного трактора (рис. 4.1,а ,б ) источником энергии является ДВС1 , с коленчатого вала которого неразделенный поток мощности поступает в первый агрегат трансмиссии - сцепление2 . Сцепление служит для соединения трансмиссии с двигателем и отсоединения ее от него. После сцепления поток мощности поступает в КП3 - редуктор, в котором обеспечивается ступенчатое изменение подведенного крутящего момента за счет различного сочетания работающих шестерен, образующих необходимые передаточные числа. Как правило, тракторная КП является понижающим редуктором, хотя в ней может быть прямая и повышающая транспортные передачи.

Пара конических шестерен 4 образуют ЦП, соединяющую КП с поперечными валами заднего ведущего моста трактора. Она разделяет поток мощности от КП на два самостоятельных потока по бортам трактора и является понижающим редуктором с постоянным передаточным числом.

У колесного трактора ведомая шестерня ЦП обычно устанавливается на корпусе дифференциала 7 - механизме трансмиссии, кинематически соединяющем ЦП с ведущими валами конечных передач5 (рис. 4.1,а ). Дифференциал позволяет ведущим колесам6 вращаться с разными частотами при повороте трактора или их движении по неровностям пути. Конечная передача является последним понижающим редуктором трансмиссии с постоянным передаточным числом и

в ряде случаев определяет величину дорожного просвета (клиренса) трактора.

Для отбора части мощности двигателя для посторонних ее потребителей, рассмотренных ранее, колесный трактор, как правило, имеет не менее двух приводов ВОМ - заднего 8 и бокового9 .

У гусеничного трактора разветвленные потоки мощности после ЦП 4 (рис.4.1,б ) вначале поступают в механизм поворота5 , а затем в конечные передачи6 и ведущие колеса7 , иногда называемые звездочками. Механизм поворота обеспечивает передачу разных ведущих моментов и частот вращения левого и правого колес7 , благодаря чему производится поворот гусеничного трактора. Некоторые меха-

низмы поворота выполняются как понижающие редукторы (планетарные).

Рис. 4.1. Принципиальные структурные кинематические схемы ступенчатых трансмиссий тракторов:

а – традиционная типового колесного трактора;б – традиционная гусеничного трактора;в – гусеничного трактора с разделением потока мощности перед КП

У гусеничного трактора, как правило, должно быть не менее одного заднего привода ВОМ 8 .

В трансмиссии гусеничного трактора с разделением потока мощности перед КП (рис. 4.1,в ) поток мощности от дизеля1 поступа-

ет в сцепление 2 и далее в раздаточный шестеренчатый редуктор3 , выходные валы которого являются приводными валами двух параллельных КП4 . Отличительной особенностью этих КП является переключение передач на ходу трактора, без разрыва потока мощности, с применением обычных фрикционных гидроподжимных муфт.

На концах выходных валов КП последовательно установлены тормоз 5 и ведущая коническая шестерня отдельной ЦП6 .

Тормоза 5 и блокировочные муфты КП являются одновременно агрегатами механизма поворота гусеничного трактора с данным типом трансмиссии.

Конечная передача 7 и ведущие колеса8 аналогичны рассмотренным выше. Привод ВОМ9 обычно отводится от раздаточного редуктора3 .

4.3. Передаточное число трансмиссии, КПД

и ведущие моменты

Общее передаточное число трансмиссии u o можно представить как отношение частоты вращенияn к иω к принимаются исходя из неравномерности вращения правого и левого ведущих колес.

nк		n пр+ n лев		и ω к =	ω пр+ ω лев	Где индексы "пр" и
"лев" – соответственно для правого и левого колеса.
	передаточное				рассмотренных		ступенчатых

трансмиссий можно представить как произведение передаточных чисел составляющих их агрегатов:

где u кп , u цп , u мп иu кон - передаточные числа соответственно КП, ЦП, механизма поворота и конечной передачи.

Изменение передаточного числа трансмиссии в основном производится в КП. Однако в ряде трансмиссии ЦП и механизм поворота