3. Головні зчеплення трансмісій

Головне зчеплення, розташоване між двигуном і коробкою передач, призначене для плавного приєднання і короткочасного від’єднання двигуна і трансмісії, плавного руху з місця, вирівнювання динамічних навантажень на елементах трансмісії.

Розрізняють механічні фрикційні, гідравлічні та електричні зчеплення. У механічних фрикційних зчепленнях крутний момент передається силами тертя між ведучими і веденими елементами, у гідравлічних – динамічним напором рідини, в електричних – струмами, що виникають між полюсами ведучого (електромагніта) і веденого елементів.

На автотракторній техніці найпоширеніші механічні фрикційні зчеплення, які класифікують в залежності від виду тертя, кількості ведених дисків, дії натискного механізму і кількості потоків крутного моменту.

За видом тертя зчеплення поділяють на сухі і мокрі (працюють у рідинній ванні). На тракторах, як правило, застосовують сухі зчеплення, а мокрі – у коробках передач з переключенням передач на ходу, у приводі вала відбору потужності, у блокувальному пристрої диференціала переднього ведучого моста тракторів МТЗ-82, МТЗ-102.

В залежності від кількості ведених дисків розрізняють одно- дво- і багатодискові зчеплення.

За дією натискного механізму зчеплення поділяють на постійно і непостійно замкнуті. Постійно замкнутим називають зчеплення, яке перебуває у включеному стані доти, поки до органів керування не буде прикладене зовнішнє зусилля. Ці зчеплення найпростіші за будовою і забезпечують плавне включення трансмісії, чим і пояснюється їх широке застосування.

В залежності від кількості потоків крутного моменту, що передається зчепленням, вони бувають одно- і двопотокові. Однопотокові передають крутний момент тільки на колеса (гусениці) трактора, двопотокові – додатково (другий потік) на привод робочих органів машин і знарядь, які агрегатуються.

Керування зчепленням може бути автоматичним (без дії водія) і неавтоматичним.

Фрикційне зчеплення – муфта, в якій крутний момент передається за рахунок сил тертя між поверхнями, що труться. Складається з ведучої і веденої частин, натискного механізму і механізму керування. Ведуча частина сприймає від маховика крутний момент двигуна, а ведена – передає його первинному валу коробки передач. Натискний механізм забезпечує щільне притискання ведучої і веденої частин зчеплення для створення потрібного моменту тертя. Механізм керування призначений для керування (включення, виключення) зчепленням.

4. Коробки передач, ходозменшувачі та роздавальні коробки

Коробка передач – основний багатоступінчастий редуктор трансмісії трактора та автомобіля. Вона призначена для зміни крутного моменту за величиною і напрямом, а також для довготривалого відключення працюючого двигуна від трансмісії при зупинці машини.

За способом перетворення крутного моменту коробки передач поділяють на механічні та гідромеханічні. Найпоширенішими є механічні ступінчасті коробки передач.

Ступінчасті коробки передач складаються із шестерень, які входять у зачеплення одна з одною у різних співвідношеннях і утворюють кілька передач (ступенів) з різними передаточними числами. Кількість передач у тракторних коробках передач коливається від 5 до 24, що забезпечує зміну швидкості руху від 0,03 до 9,7 м/с. Така значна кількість передач обумовлена різними умовами роботи та потребою досягнення найбільшої продуктивності при мінімальній витраті палива.

Автомобільні коробки передач, як правило, мають 3 – 5 передач, кількість яких залежить від призначення і застосування автомобіля.

Передачі тракторів поділяють на три групи: основні (робочі), транспортні і сповільнені.

Основні (робочі) передачі забезпечують швидкість руху 1,4 –2 м/с, при якій виконують основні технологічні операції з вирощування і збирання сільськогосподарських культур. Кількість основних передач залежить від типу трактора і становить 4 – 7 шт.

Транспортні передачі призначені для використання тракторів як транспортних засобів, а також для холостих переїздів. Кількість транспортних передач у колісних тракторів становить 3 – 4, у гусеничних – 1 –2 шт.

Сповільнені передачі потрібні для виконання технологічних процесів зі швидкістю до 0,03 м/с (робота з розсадо-дерево-садильними, меліоративними машинами). Таких передач може бути 2 – 4 шт.

Передачі автомобілів поділяють на дві групи: вищі і нижчі. Вищі призначені для руху автомобіля у задовільних дорожніх умовах, нижчі – для початку руху автомобіля, подолання підйомів і незадовільних дорожніх умов.

Передачі заднього ходу (в автомобілів одна, у тракторів – від 1 до 8 шт) призначені для маневрування трактором або автомобілем, а в тракторах – для роботи з певними машинами (волокушами, землерийною технікою та ін).

На багатьох тракторах та автомобілях застосовуються найпростіші у виготовленні, надійніші в експлуатації, менш складні в обслуговуванні механічні коробки передач. Найпростіша двовалова коробка передач працює наступним чином. Ведучий вал 9 (рис. 2) називається первинним і одержує обертання від вала головного зчеплення. Ведений вал 8 – вторинний, з’єднаний з механізмами заднього моста, передає їм обертання від первинного вала за допомогою зубчастих коліс (шестерень), що перебувають у зачепленні.

На одному з валів (у даному випадку вторинному) зубчасті колеса 5, 6 і 7 закріплені нерухомо, а на другому (первинному) — шестерні 1, 2 і 3 рухаються вздовж вала по шліцах і почергово вводять їх у зачеплення з відповідними зубчастими колесами вторинного вала. Шестерні, що рухаються вздовж вала, називаються каретками.

Якщо шестерні первинного вала не входять у зачеплення із зубчастими колесами вторинного вала (рис. 2, а), обертання на вторинний вал не передається, трактор (автомобіль) нерухомий або ж рухається накатом.

Для включення першої (найнижчої) передачі каретку із шестернями 1 і 2 переміщають по первинному валу вліво і вводять у зачеплення шестерню 1 із зубчастим колесом 7 (рис. 2, б).

Для включення другої передачі цю ж каретку переміщують вправо вздовж первинного валу і вводять у зачеплення шестерню 2 із зубчастим колесом 6 (рис. 2, в). Оскільки шестерня 2 має більше зубців, ніж шестерня 1, а колесо 6 – менше, ніж колесо 7, передаточне число при зачепленні зубчастих коліс 2 і 6 менше передаточного числа при зачепленні зубчастих коліс 1 і 7, тому вторинний вал буде обертатися швидше. Пропорційно підвищиться і швидкість руху трактора або автомобіля.

Задній хід забезпечується зміною напрямку обертання вторинного вала. Для цього каретку із шестернями 1 і 2 виводять із зачеплення, каретку із шестернею 3 переміщують вправо і вводять у зачеплення з проміжним зубчастим колесом 4, яке постійно зчеплене із зубчастим колесом 5 вторинного вала (рис. 2, г).

Технологічний процес роботи коробок передач і порядок включення зубчастих коліс при певній передачі наведено на кінематичній схемі (рис. 2 д).

Розглянуті двовалові коробки передач прості за будовою, мають високий ККД, але не забезпечують великої кількості ступенів при обмежених габаритних розмірах.

Рис. 2. Схема двовалової коробки передач:

а – нейтральне положення зубчастих коліс; б, в і г – положення зубчастих коліс при включенні передач відповідно першої, другої і заднього ходу; д – кінематична схема; 1, 2, 3 – зубчасті колеса первинного валу; 4 – проміжне зубчасте колесо; 5, 6 і 7 – зубчасті колеса вторинного валу; 8, 9 – відповідно вторинний і первинний вали

Ходозменшувачі (додаткові редуктори) призначені для одержання малих і дуже малих швидкостей руху. На автомобілях, як правило, ходозменшувачі суміщені з роздавальною коробкою (знижувальні передачі), а на тракторах їх суміщають з коробкою передач або складають в окремому корпусі.

Роздавальні коробки колісних тракторів і автомобілів (рис. 3) призначені для передачі частини потужності двигуна на передні ведучі колеса.

Роздавальна коробка трактора МТЗ-82 (рис. 3, а) – це одноступінчастий редуктор з двома муфтами – муфтою вільного ходу і зубчастою муфтою.

Обертання від коробки передач передається на приводну шестерню 4 роздавальної коробки і далі – за допомогою роликів 5 муфти вільного ходу або за допомогою зубчастої муфти 6 на вал 1.

Муфта вільного ходу складається з внутрішньої 2 і зовнішньої 3 обойм з роликами 5, що заклинюються. Включається муфта автоматично, якщо буксування задніх ведучих коліс перевищує 6 % і частота обертання вала 1 зменшується настільки, що зовнішня обойма 3 випереджає внутрішню 2.

Під час роботи трактора в особливо важких польових або дорожніх умовах включають постійний привід передніх ведучих коліс. У цьому випадку вал 1 і шестерні 4 з’єднуються жорстко за допомогою зубчастої муфти 6, а муфта вільного ходу блокується.

Рис. 3. Кінематичні схеми роздавальних коробок:

а – трактора МТЗ-82; 1 – вал; 2, 3 – відповідно внутрішня і зовнішня обойми; 4 – приводна шестерня; 5 – ролики муфти вільного ходу; 6 – зубчаста муфта; б – трактора Т-150К: 1 – ведучий вал; 2 і 9, 4 і 5 – шестерні постійного зачеплення II і І ступенів редуктора; 3 – зубчаста муфта; 6 і 7 – відповідно вали привода заднього і переднього мостів; 8 – каретка включення переднього моста; в – автомобіля ГАЗ-66; 1 – ведучий вал; 2 – каретка включення прямої і знижувальної передач; 3, 4 – відповідно шестерні і вал привода заднього моста; 5 – каретка включення переднього моста; 6 – проміжний вал; 7, 8 – відповідно шестерня і вал привода переднього моста; 9 – нерухома шестерня

Роздавальна коробка трактора Т-150К – двоступінчастий редуктор, який забезпечує привід заднього і переднього ведучих мостів трактора та вала відбору потужності.

Крутний момент, трансформований у коробці передач, за допомогою валу 1 вводиться у роздавальну коробку, фрагмент якої наведено на рис. 3, б. На валу 1 вільно посаджено ведучі 2 і 4 шестерні II і І ступенів редуктора, з якими за допомогою муфти 3 можна почергово жорстко з’єднувати ведучий вал 1. Шестерні 2 і 4 перебувають у постійному зачепленні із шестернями 9 і 5, що обертаються разом з валом привода заднього ведучого моста.

Передній ведучий міст приводиться через вал 7, який за допомогою пересувної шестерні 8 може підключатися до вала 6 через шестерню 9.

Перший ступінь редуктора роздавальної коробки забезпечує роботу трактора на 2-му діапазоні, або робочий ряд передач, а другий ступінь – на 3-му діапазоні, або транспортний ряд.

Роздавальна коробка автомобіля ГАЗ-66 – двоступінчастий редуктор з прямою і знижувальною передачами та приводом задніх і передніх ведучих коліс.

За допомогою валу 1 крутний момент від коробки передач передається на роздавальну коробку. Пряму передачу редуктора включають введенням у зачеплення пересувної шестерні 2 з внутрішніми зубцями шестерні 3 вала 4 привода заднього моста.

Для включення знижувальної передачі шестерню 2 вводять у зчеплення із шестернею 9 проміжного вала 6, а шестерню 5 – одночасно із шестернями 3 і 7. Крутний момент на задній міст передається за допомогою валу 1, шестерень 2 і 9, валу 6, шестерень 5 і 3, валу 4.

Передній міст включається введенням шестерні 5 у зачеплення із шестернями 7 і 3.

Характерною особливістю кінематичної схеми наведеної роздавальної коробки є неможливість включення знижувальної передачі редуктора без одночасного включення переднього ведучого моста.