книги из ГПНТБ / Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр

ский привод управления двумя работающими в масле фрикционными муфтами. Осуществление подобного типа управления фрикционными элементами многоскоростной коробки передач встречает большие конструктивные трудности. Использование гидравлического привода для сокращения длительности разрыва потока мощности (фирмы «Рокфорд», «Кларк») сопряжено с некоторым усложнением конструкции фрикционных муфт с гидрав­ лическим нажатием.

Второй способ переключения — без разрыва силовой цепи — начинает находить применение как у нас, так и за рубежом в многоскоростных коробках передач. При его использовании скорость трактора в процессе переключе­ ния не становится меньше скоростей, соответствующих передаточным отношениям переключаемых передач, обес­ печивается высокая стабильность скоростного режима двигателя, снижаются работа буксования фрикционных элементов и динамические нагрузки, связанные с пере­ ключением.

Безразрывное переключение достигается за счет при­ менения перекрытия передач. Под перекрытием понима­ ется часть процесса переключения, в течение которой обе передачи — выключаемая к—1 и включаемая к — передают крутящие моменты, т. е. часть процесса, в тече­ ние которой работают две передачи одновременно

(рис. 1).

При переключении на высшую передачу перекрытие обеспечивает непрерывный подвод мощности к ведомому валу коробки передач в процессе переключения.

В общем случае перекрытие передач состоит из двух пе­ риодов. В первом периоде (оп­ тимальное перекрытие) мощ­ ность подводится к ведомому валу КП одновременно двумя передачами — включаемой и выключаемой, т. е. двумя па­ раллельными потоками. В этот период одна включаемая пере­ дача не может полностью обес­ печить движение трактора, поскольку она включена лишь частично. В связи с этим ос­ тается еще нагруженной и вы-

ключаемая передача. Но по мере увеличения момента трения включаемой муфты Ф к выключаемая передача к— 1 разгружается. К концу периода поток мощности че­ рез нее обращается в ноль даже в том случае, если она еще полностью включена. Это происходит в тот момент, когда передача к включилась настолько, что подводи­ мая ею мощность уже достаточна для обеспечения дви­ жения трактора со скоростью v к - х соответствующей пе­ редаче к—1.

Таким образом, в первом периоде перекрытия передач автоматически, соответственно увеличению момента тре­ ния включаемой муфты, обеспечивается перераспределе­ ние потоков мощности между обеими передачами, их со­ гласованная совместная работа.

Во втором периоде перекрытия (избыточное перекры­ тие) включаемая передача подводит к ведомому валу большую мощность, чем требуется для обеспечения дви­ жения агрегата со скоростью Излишняя часть мощ­ ности отводится через передачу к — 1 обратно на ведущий вал КП (циркулирует в контуре коробки передач, обра­ зованном двумя работающими передачами). Однако в период избыточного перекрытия мощность двигателя, необходимая для обеспечения движения тракторного аг­ регата, полностью подводится к ведущим колесам трак­ тора.

К наиболее существенным особенностям такого пере­ ключения следует отнести также постепенность изменения передаточного отношения. Вначале в первом периоде пе­ рекрытия изменяется лишь силовое передаточное отно­ шение КП (от ік соответственно изменению соот­ ношения потоков мощности, проходящих через две пере­

передач, незначительна.

Переключение на низшую передачу с перекрытием протекает менее естественно, чем на высшую. Сразу с на­ чала перекрытия оно сопровождается циркуляцией мощ­ ности в КП. Это приводит к некоторым особенностям нагружения деталей контура циркуляции мощности, а также входного и выходного валов КП.

Опасения о возможности перегрузок и заглохания дви­ гателя, обусловленные одновременной работой двух передач, не подтвердились. Выявлено, что в процессе переключения на низшую передачу с перекрытием вклю­ чаемая передача оказывает двигателю хотя и кратковре­ менную, но существенную помощь, способствуя ускоре­ нию вращения вала за счет снижения кинетической энер­ гии поступательного движения тракторного агрегата. Не подтвердились также опасения о чрезмерном увеличении работы буксования фрикционных муфт одновременно включенных передач. Наоборот, работа буксования фрик­ ционных муфт уменьшилась в несколько раз по сравне­ нию с буксованием при переключениях с остановками трактора. Вместе с тем, сокращая длительность разрыва силовой цепи или применяя перекрытие передач для пе­ рехода с высших передач на низшие, следует учитывать особенности нагружения деталей, вытекающие из крат­ ковременной передачи энергии в обратном направле­ нии — от трактора к двигателю. В связи с этим парамет­ ры механизма безразрывного переключения передач должны выбираться с учетом конструктивных особен­ ностей и условий эксплуатации трактора.

Из конструктивных параметров трактора наибольшее влияние на процесс безразрывного переключения и плав­ ность переключения оказывает величина отношения

д = передаточных чисел переключаемых передач.

При «7^1,12-^1,15 безразрывное переключение протекает достаточно плавно. При ^^1,3 плавность переключения ухудшается, повышается уровень динамических нагрузок, что требует принятия специальных мер.

Из эксплуатационных параметров на переключение в наибольшей степени влияет сопротивление движению агрегата. При малых нагрузках при движении трактора холостым ходом без нагрузки на крюке условия безраз­ рывного переключения ухудшаются, переключение мо­ жет сопровождаться сильными рывками, особенно при больших значениях q. При работе с полной нагрузкой процесс переключения протекает более плавно. Уровень динамических нагрузок при переключениях можно сни­ зить за счет регулирования темпа включения и выключе­ ния фрикционных муфт, а также длительности перекры­ тия передач.

Переключение с перекрытием передач осуществлено

І

н з - з с - л . - - • От насоса

Рис. 2. Схема механизма безразрывности.

на отечественных тракторах Т-150, Т-150К и К-701. При этом в схеме использован механизм безразрывности МБ (рис.2).

МБ предназначен для переключения передач без раз­ рыва силовой цепи. Механизм состоит из гидроаккумуля­ тора и клапанного устройства. Основное назначение гид­ роаккумулятора— задерживать выключение предыдущей передачи, пока частично не включится последующая пе­ редача. На схеме показано подключение механизма без­ разрывности к четырем поочередно работающим фрик­ ционным элементам 6, 8, 9 я 10. Гидроаккумулятор 14 подключен через клапанное устройство 7, 11, 13 к масло­ проводам, соединяющим маслораспределитель 1 с фрик­ ционными элементами. Устройство обеспечивает соедине­ ние гидроаккумулятора с тем из гидроцилиндров, в кото-

ром давление масла выше, чем в других, т. е., в частности, с гидроцилиндром включенной муфты (на схеме — с гидроцилиндром муфты 9, к которому масло подводится от распределителя / по каналу 4). Д л я переключения на другую передачу, управляемую, например, муфтой 10, зо­ лотник 2 распределителя следует повернуть против ча­ совой стрелки так, чтобы масло от насоса по каналу 3 на­ чало поступать к муфте 10. При этом канал 4 и муфта 9 будут сообщены через канал 5 золотника 2 со сливом. Гидроаккумулятор 14 также будет сообщаться со сливом. Разряжаясь, он задерживает выключение муфты 9, так как поддерживает давление в ее гидроцилиндре. Задерж­ ка выключения, а следовательно, и перекрытие передач заканчиваются в тот момент времени, когда гидроци­ линдр включаемой муфты 10 заполнится маслом, посту­ пающим от насоса, давление в нем возрастет, т. е. частич­ но включится муфта 10. При этом давление масла в тру­ бопроводе 3 (по схеме — сверху от золотника 12) станет выше, чем давление, поддерживаемое аккумулятором (снизу от золотника 12). В результате золотник 12 пере­ местится вниз, отключит гидроаккумулятор от муфты 9

лом, поступающим от насоса. Одним из существенных преимуществ данного механизма является то, что зависа­

одновременному включению двух передач. Длительность перекрытия передач в этом случае ограничена временем разрядки гидроаккумулятора. В конструкции механизма предусмотрена^ возможность регулирования параметров. Он позволяет, например, изменять темп включения фрик­ ционных муфт в зависимости от условий эксплуатации трактора, обеспечивать перекрытие передач только для случая перехода с низших на высшие передачи, а для об­ ратного перехода — кратковременный разрыв силовой цепи и др. Схема механизма оригинальна и имеет суще­ ственные преимущества по сравнению с механизмом ана­ логичного назначения фирмы «Джон-Дир».

Третий способ переключения под нагрузкой — с пере­ крытием при переключении на высшую передачу и с раз­ рывом силовой цепи при обратном переключении. Этот способ может осуществляться при использовании обгон­ ной муфты ОМ в низшей передаче и фрикционного эле-

ляться и без использования обгонной муфты, в частно­ сти, при соответствующей наладке механизма МБ (см. рис. 2), но при постоянных значениях длительности перекрытия передач (переключение «вверх») и разрыва силовой цепи (переключение «вниз»).

Применение трансмиссий с переключением под на­ грузкой связано с дополнительными потерями мощности,, поскольку предполагает использование таких узлов, как работающие в масле гидравлически управляемые фрик­ ционные многодисковые муфты и уплотнения, обеспечива­ ющие подвод масла под давлением к вращающимся гид­ роцилиндрам муфт, а также масляный насос с приводом к нему.

Поскольку муфты переключения передач, как прави­ ло, многодисковые и работают в масле, то «чистое» их выключение затруднено. Обычно в выключенном состоя­ нии они передают некоторый остаточный крутящий мо­ мент, что и приводит к дополнительным потерям мощ­ ности в коробке передач.

Для оценки величины этих потерь в НАТИ были про­ ведены специальные исследования с имитацией на стенде условий работы муфт коробки передач трактора Т-150. Исследования показали, что величина потерь мощности во фрикционных муфтах в наибольшей степени зависит от относительных скоростей вращения дисков, зазора между ними и количества подводимого для смазки и ох­ лаждения дисков масла. В муфтах коробки передач трак­ тора Т-150 максимальная величина потерь составляет 0,8—1% от мощности двигателя (порядка 1—1,5 л. с) и

ях, а также с учетом указанных выше дисковых потерь для коробки передач трактора T-I50 могут быть оценены приблизительно в 4—4,5 л. с , или в 2,5—3% от мощно­ сти двигателя. В более простых конструкциях коробок передач, например тракторов Т-150К, эти потери сущест­ венно ниже и не должны превышать 2—2,5%. Во избе­ жание повышения общих барботажных потерь, связан­ ных с наличием в конструкции вращающихся фрикцион­ ных муфт, необходимо обеспечивать достаточно низкий уровень масла в картере КП (ниже поверхности бара­ банов муфт).

Испытания тракторов с переключением передач под нагрузкой проводили в различных зонах страны (таб­ лица) .

Испытания показали следующее.

Безразрывное переключение существенно снижает работу буксования фрикционных элементов переключе­ ния передач (в 3—6 раз) и повышает их долговечность.

Безразрывное переключение существенно повышает стабильность скоростного режима двигателя и трактора. При переключении с разрывом потока мощности колеба­ ния скорости вращения вала двигателя составили 300—

параметров механизма переключения позволяют умень­ шить динамические нагрузки в силовой передаче. По дан­ ным НАТИ, это снижение составляет в среднем 30%. По данным МТЗ и Воронежского СХИ, снижение динами­ ческих нагрузок было значительно большим (в 1,7—2,3 и в 1,5—2 раза) . Вместе с тем к оценке динамических нагрузок и сопоставлению их величины при различных способах переключения следует подходить с определен­ ной осторожностью, так как сокращение длительности разрыва силовой цепи, а также перекрытие передач спо-

собствуют воздействию отрицательных нагрузок на де­ тали силовой передачи. Только совместное использование обгонной муфты и фрикционного элемента исключает появление этих нагрузок и циркуляции мощности.

При использовании трансмиссии с переключением под нагрузкой облегчаются условия труда тракториста, поскольку нет необходимости выключать и включать главную муфту сцепления (или заменяющий ее меха­ низм). Частота использования главной муфты уменьша­ ется на 25—75%. Кроме того, переключение посредством перемещения золотника маслораспределителя значитель­ но легче и быстрее.

Большое различие в результатах испытаний по по­ вышению производительности агрегата является следст­ вием двух причин: различия условий, в которых прово­ дили испытания (рельеф местности, длина гона и др.), и недостатков методики испытаний. В некоторых случаях методикой испытаний было предусмотрено, чтобы трак­

во переключений передач обычным способом оказалось больше, чем переключений на ходу. В этих случаях не бы­

в методику испытаний тракторных агрегатов с новыми типами трансмиссий, позволят выявить новые резервы повышения производительности агрегатов на различных работах.