Раздел II. ТРАНСМИССИЯ

Глава 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Назначение и классификация трансмиссий

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента двига- теля на ведущие колеса трактора или автомобиля и к зависимым ва- лам отбора мощности (ВОМ) трактора, его изменения, изменения на- правления и частоты вращения ведущих колес, для плавного трогания с места и остановки трактора и автомобиля.

Частота вращения коленчатого вала дизельных двигателей из- меняется в диапазоне 1000…2600 мин-1, а бензиновых двигателей – 1000…6000 мин-1, т. е. в 2…6 раз. Диапазон изменения скорости дви- жения современных тракторов составляет 0,1…40 км/ч, а автомоби- лей – 5…200 км/ч и более. Следовательно, скорости современных тракторов могут изменяться до 400 раз, а автомобилей – до 40 раз. Такое соотношение частот вращения коленчатого вала двигателя и скорости движения трактора и автомобиля обеспечивает трансмиссия.

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 и автомобиля всегда может быть наиболее произво- дительной 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 и автомобиля 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 классифици- руют на механические, гидравлические, электрические и комбиниро- ванные.

Бесступенчатые трансмиссии по этому признаку подразделя- ются на механические (фрикционно-тороидные, клиноременные и импульсные - инерционные), гидравлические (гидродинамические и гидрообъемные), электрические (электромеханические).

Ступенчатая трансмиссия по этому признаку является механи- ческой, в которой преобразование крутящего момента происходит в шестеренных редукторах, в одном из которых - коробке передач про-

33

изводится изменение передаточных чисел, ограниченных числом воз- можных сочетаний зубчатых пар.

На большинстве сельскохозяйственных и значительной части промышленных тракторов и автомобилей применяют ступенчатые трансмиссии, как наиболее отработанные конструктивно, относитель- но простые, удобные и надежные в работе, имеющие довольно высо- кий КПД, более низкую стоимость. Основным их недостатком явля- ется ступенчатое регулирование крутящих моментов, что довольно часто приводит к неэффективному использованию мощности двига- теля.

Рассмотрим принципиальные структурные кинематические схе- мы трансмиссий на примере тракторных, так как трансмиссия колес- ного трактора аналогична трансмиссии автомобиля, а у гусеничного трактора существенно отличается.

Кинематические схемы ступенчатых трансмиссий могут быть двух типов. По первой традиционной схеме (рис. 2.1,а,б) мощность двигателя на ведущие колеса трактора разделяется после КП, что обу- словливает наличие одной центральной (главной) передачи, разме- щаемой, как правило, в корпусе заднего моста трактора (гусеничного или колесного с задними ведущими колесами). Такая схема относи- тельно проста, хорошо компонуется, обладает достаточно высоким КПД и приемлемыми показателями материалоемкости.

По второй кинематической схеме (рис. 2.1,в) трансмиссии мощ- ность от двигателя разделяется перед КП или в ней, что обусловлива- ет наличие двух центральных (главных) передач. Положительным ка- чеством этой схемы является меньшая силовая нагруженность дета- лей КП и центральной (главной) передачи и возможность уменьшения размеров механизма поворота гусеничного трактора. Особенностью этой схемы является невозможность четкого разграничения функций КП и механизма поворота и выполнение одним агрегатом совмещен- ных функций. Этот тип трансмиссии устанавливается только на гусе- ничных тракторах.

В традиционных схемах трансмиссии типового колесного трак- тора с задними ведущими колесами и гусеничного трактора (рис. 2.1,а,б) источником энергии является двигатель внутреннего сгорания 1, с коленчатого вала которого поток мощности поступает в первый агрегат трансмиссии - сцепление 2. Далее поток мощности поступает в КП 3, где обеспечивается ступенчатое изменение подведенного кру- тящего момента за счет различного сочетания работающих шестерен, образующих необходимые передаточные числа. Как правило, трак- торная КП является понижающим редуктором, хотя в ней может быть прямая и повышающая транспортные передачи.

34

Пара конических шестерен 4 образуют центральную (главную) передачу, соединяющую КП с поперечными валами заднего ведущего моста трактора. Она разделяет поток мощности от КП на два само- стоятельных потока по бортам трактора и является понижающим ре- дуктором с постоянным передаточным числом

Рис. 2.1. Принципиальные структурные кинематические схемы ступенчатых трансмиссий тракторов:

а – традиционная типового колесного трактора; б – традиционная гусеничного трак- тора; в – гусеничного трактора с разделением потока мощности перед КП; 1 – двига- тель внутреннего сгорания; 2 – сцепление; 3 – коробка передач; 4 – центральная (глав- ная) передача; 5 – конечная передача; 6 – ведущее колесо; 7 – дифференциал; 8 – при- вод заднего ВОМ; 9 – привод бокового ВОМ; 10 - механизм поворота; 11 – раздаточ- ный редуктор; 12 - тормоз

Уколесного трактора ведомая шестерня центральной (главной) передачи обычно устанавливается на корпусе дифференциала 7 - ме- ханизме трансмиссии, кинематически соединяющем центральную (главную) передачу с ведущими валами конечных передач 5 (рис. 2.1,а). Дифференциал позволяет ведущим колесам 6 вращаться с раз- ными частотами при повороте трактора или его движении по неров- ностям пути. Конечная передача является последним понижающим редуктором трансмиссии с постоянным передаточным числом и в ря- де случаев определяет величину дорожного просвета (клиренса) трак- тора.

Для отбора части мощности двигателя для посторонних ее по- требителей колесный трактор, как правило, имеет не менее двух при- водов ВОМ - заднего 8 и бокового 9.

Угусеничного трактора разветвленные потоки мощности после центральной (главной) передачи 4 (рис.2.1,б) вначале поступают в механизм поворота 10, а затем на конечные передачи 5 и ведущие

35

колеса 6, иногда называемые звездочками. Механизм поворота обес- печивает передачу разных ведущих моментов и частот вращения ле- вого и правого ведущих колес 6, благодаря чему производится пово- рот гусеничного трактора.

У гусеничного трактора, как правило, должно быть не менее од- ного заднего привода ВОМ 8.

В трансмиссии гусеничного трактора с разделением потока мощности перед КП (рис. 2.1,в) поток мощности от двигателя внут- реннего сгорания 1 поступает в сцепление 2 и далее в раздаточный редуктор 11, выходные валы которого являются приводными валами двух параллельных КП 3. Отличительной особенностью этих КП яв- ляется переключение передач на ходу трактора, без разрыва потока мощности, с применением обычных фрикционных муфт с гидропод- жатием.

На концах выходных валов КП последовательно установлены тормоз 12 и ведущая коническая шестерня отдельной центральной (главной) передачи 6.

Тормоза 12 и блокировочные муфты КП являются одновремен- но агрегатами механизма поворота гусеничного трактора с данным типом трансмиссии.

Конечная передача 5 и ведущие колеса 6 аналогичны рассмот- ренным выше. Привод ВОМ 8 обычно осуществляется от раздаточно- го редуктора 11.

2.2.Передаточное число трансмиссии, КПД

иведущие моменты

Общее передаточное число трансмиссии uтр можно представить как отношение частоты вращения nд или угловой скорости ωд коленчатого вала двигателя соответственно к среднему значению

Средние значения nк и ωк принимаются исходя из неравномер- ности вращения правого и левого ведущих колес трактора и автомо- биля.

Поэтому

36

где индексы "пр" и "лев" – соответственно для правого и левого коле- са.

Общее передаточное число рассмотренных ступенчатых транс- миссий можно представить как произведение передаточных чисел со- ставляющих их агрегатов:

- для колесного трактора и автомобиля uтр = uкп uцп uкон ; - для гусеничного трактора u тр = uкп uцп uмп uкон ,

где uкп , uцп , uмп и uкон - передаточные числа соответственно КП, цен- тральной (главной) передачи, механизма поворота и конечной пере- дачи.

Изменение передаточного числа трансмиссии в основном про- изводится в КП. Однако в ряде трансмиссий центральные (главные) передачи и механизм поворота выполняются двухступенчатыми, уд- ваивающие общее число передач машины.

При передаче мощности от двигателя к ведущим колесам трак- тора и автомобиля часть ее теряется на трение в зацеплении зубчатых колес, в подшипниках их валов, в уплотнениях и на разбрызгивание масла в корпусах. Все эти потери учитываются коэффициентом по- лезного действия (КПД) трансмиссии ηтр , который определяется как

отношение мощности Nк , подведенной к ведущим колесам трактора или автомобиля, к эффективной мощности Nе двигателя.

ηтр = Nк Nе .

Заменяя значения мощностей их составляющими с учетом вы- ражения (2.1), имеем

где Мд и Мк - крутящий момент соответственно двигателя и подво- димый к ведущим колесам трактора.

Из выражения (2.2) крутящий момент, подводимый к ведущим колесам трактора,

Мк = Мд uтр ηтр .

Таким образом, крутящий момент Мк , подводимый к ведущим колесам трактора и автомобиля зависит от крутящего момента Мд ,

развиваемого двигателем, общего передаточного числа u тр трансмис- сии и ее ηтр КПД.

37