Введение
Трактор Т-150 и Т-150К марки универсальных скоростных тракторов, выпускаемых Харьковским тракторным заводом. Трактор Т-150 имеет гусеничный движитель, а Т-150К — колёсный. Тракторы максимально унифицированы между собой — их отличия заключаются только в ходовой части и конечной передаче трансмиссии. Трактор Т-150К имеет армейскую модификацию Т-154, предназначенную для буксировки артиллерийских орудий и выполнения армейских инженерно-строительных работ. Отличается от базовой модели отсутствием задней маятниковой навески (она заменена буксировочным крюком), наличием предпускового подогревателя двигателя, увеличенной скоростью движения, удлиненной задней полурамой и размещением на ней грузового кузова. Модификациями трактора Т-150К являются тракторы Т-156, предназначенный для работы с погрузчиком и трелевочный трактор ЛТ-157.
Тракторы Т-150 и Т-150К имеют переднее расположение двигателя. За двигателем располагается (жёстко закрепляется) коробка передач, на ней - кабина с топливным баком в задней части. Коробка передач имеет несколько режимов (транспортный, рабочий, тяговый (медленный), задний ход), в каждом из которых 4 передачи переключаются (гидромуфтами) без разрыва потока мощности (без остановки, в движении, под нагрузкой). В конечных передачах применены планетарные редукторы.
Гусеничный вариант трактора имеет рулевое управление поворотом трактора - пропорционально углу поворота руля уменьшается давление масла в соответствующей муфте коробки передач, муфта начинает проскальзывать, гусеница отставать, а трактор поворачивать. Также возможно включение разных передач для каждой гусеницы, что позволяет получать несколько фиксированных радиусов поворота.
Колёсный вариант состоит из двух полурам: передней - с двигателем, коробкой передач и кабиной и баком; и задней - с навесной системой для крепления орудий. Ведущие мосты - одинаковые, ведущие (задний мост отключаемый), с одинаковыми широкими колёсами большого диаметра.
Двигатель
Специально для тракторов Т-150 и Т-150К был разработан дизельный наддувный двигатель СМД-60. Двигатель шестицилиндровый V-образный, жидкостного охлаждения. Номинальная мощность — 150 л.с. Двигатель оборудован высокоэффективной системой очистки воздуха, включающей три ступени: сухой циклонный двухступенчатый фильтр с эжекционным удалением оседающей пыли и мокрый (пропитанный маслом) фильтр тонкой очистки. Запуск осуществляется пусковым бензиновым двигателем, который в свою очередь запускается электростартером.
Трансмиссия
Тракторы оборудуются механической трансмиссией с гидроподжимными муфтами включения передач, что позволяет переключать передачи без разрыва потока мощности (на ходу, под нагрузкой). Режимы движения (транспортный, рабочий, медленный, задний ход) переключаются при остановке трактора.
На гусеничном тракторе Т-150 коробка передач двухпоточная, обеспечивающая независимый выбор передач левой и правой гусеницы. Крутящий момент, от каждого из выходных валов коробки передач передается на главные передачи с планетарными редукторами, обеспечивающими независимое управление скоростью вращения гусениц при повороте трактора.
У колесного трактора Т-150К крутящий момент от коробки передач передается на раздаточную коробку (в том же корпусе), а от нее — к ведущим мостам. Кроме того, от коробки передач осуществляется отбор мощности для привода навесных орудий.
Детали коробки передач колёсного и гусеничного тракторов унифицированы между собой. На тракторах применены одинаковые главные передачи (реализованные как планетарные редукторы).
1. Обзор существующих конструкций подвесок
Подвески существующих тракторов можно разделить на жесткие, полужесткие и эластичные. Жесткие подвески в настоящее время для тракторов применяют очень редко. Полужесткая подвеска в некоторых пределах обеспечивает перемещение передних колес или тележек гусеничного движителя относительно остова или относительно друг друга. При полужесткой подвеске задние колеса трактора не подрессорены. У гусеничного трактора тележки правого и левого бортов в передней части связаны между собой и с остовом упругими элементами, а в задней части оси качения они жестко прикреплены к остову.
Рисунок 1.Передняя подвеска
Эластичная подвеска дает возможность перемещаться каждому опорному колесу относительно остова или относительно друг друга. Подвеска состоит из жестких кинематических звеньев (направляющих устройств), упругих и диссипативных элементов, например, амортизаторов. В качестве упругих элементов используют: листовые рессоры, пружины, торсионы, а также резиновые, пневматические, и гидропневматические элементы. В некоторых случаях один и тот же элемент выполняет разные функции. Так, листовая рессора может одновременно быть направляющим устройством, а гидропневматический упругий элемент — амортизатором.
Рисунок 2. Рессорная подвеска
Кинематические звенья обеспечивают перемещения опорных колес по отношению к остову и определяют его характер. От устройства кинематических звеньев также зависят усилия, передаваемые на упругие элементы, и их деформация. Соответственно схеме соединения звеньев подвески делят на независимые и зависимые. При независимой подвеске каждое опорное колесо подвешивается к остову через самостоятельные кинематические звенья и упругие элементы. При зависимой подвеске между колесами существует связь: перемещение одного колеса по отношению к остову вызывает перемещение другого. Связи бывают двух видов: поперечные — между одноименными колесами двух бортов (через неразрезные мосты) и продольные — между опорными колесами одного борта. Зависимую подвеску с продольными связями называют балансирной. Подвески, содержащие в плоскостной схеме их элементы, называют смешанными. Подвески большинства колесных и гусеничных тракторов относятся к смешанным.
Основным параметром, определяющим свойства подвески, является полный ход (полный прогиб), равный перемещению оси колеса относительно остова по вертикали от нижнего до верхнего ограничителя хода. Полный ход подвески состоит из хода отбоя и хода сжатия. Ход отбоя — перемещение оси колеса от нижнего ограничителя до положения, соответствующего статической нагрузке. Ход сжатия — перемещение оси колеса от статического положения до верхнего ограничителя. Прогибы измеряют в плоскости колеса. Характеристика подвески представляет собой зависимость между вертикальным перемещением оси опорного колеса и действующей на него вертикальной нагрузкой. Характеристика подвески может быть линейной и нелинейной. Жесткостью подвески называют производную от нагрузки по перемещению.
Рисунок 3. Передняя подвеска Т-150К
У
подвески с линейной характеристикой
жесткость постоянная и выражается
тангенсом угла наклона характеристики,
т. е. При нелинейной характеристике
жесткость различна. Так, для вогнутой
характеристики жесткость возрастает
с увеличением нагрузки. Жесткость на
отдельных участках определяется
аналитически как производная функция,
если она задана уравнением, или графически
как тангенс наклона касательной в каждой
точке. Среди точек, выбранных для
определения жесткости, обязательно
должна быть точка, соответствующая
статической нагрузке.
Рисунок 4. Патент фирмы «Рено» на резиновую подвеску
Характеристика подвески может быть получена опытным путем или построена аналитически. При этом для колесного трактора возможны два вида характеристик — с учетом и без учета упругости шины. Вследствие трения в сопряженных элементах подвески кривые ее характеристики при нагрузке и разгрузке не совпадают и образуют замкнутую петлю гистерезиса. Если в подвеске отсутствуют специальные гасители колебаний, рассеяние энергии происходит только вследствие трения в сопряжениях, которое необходимо учитывать при исследовании плавности хода. Работа трения определяется площадью петли гистерезиса, заключенной между кривыми разгрузки и нагрузки. Трение без смазочного материала в элементах подвески представляют обычно в виде диссипативной функции т. е. диссипативные силы пропорциональны скоростям перемещения элементов подвески. Кроме того, эти силы, достигая крайних точек перемещения, изменяют знак при обратном ходе. В последнее время подвески тракторов для гашения колебаний оборудуют специальными устройствами — амортизаторами, которые бывают гидравлическими, пневматическими, резиновыми и др. Сила сопротивления амортизаторов пропорциональна скорости перемещения.
Рисунок 5. Амортизатор
Характеристика амортизатора имеет вид, аналогичный характеристике трения без смазочного материала. Чтобы перейти от характеристики упругого элемента к характеристике подвески, следует установить зависимость между перемещением опорного колеса и деформацией упругого элемента, а также между нагрузками на опорные колеса и упругий элемент.
Рисунок 6. Подвеска трактора
Таким образом, на тракторах применяют различные виды подвесок. Их характеристики могут быть линейными и нелинейными. При колебаниях остова трактора возникают упругие и диссипативные силы. Для перехода от характеристики упругого элемента к характеристике подвески устанавливают зависимость между перемещением опорного колеса и деформацией упругого элемента, а также между нагрузками на колесо и упругий элемент.
Рисунок 7. Подвеска гусеничного трактора