Коробки передач, раздаточные коробки, ходоуменьшители тракторов и автомобилей. Учебное пособие

В В Е Д Е Н И Е

В настоящее время в сельскохозяйственном производстве используются различные тракторы и автомобили. Изучение конструкций коробок передач, раздаточных коробок и ходоуменьшителей выпускаемых и перспективных моделей машин сопровождается определенными трудностями. Для более доступного и качественного усвоения материала в учебном пособии приводится не чертеж конструкции, а принципиальная кинематическая схема того или иного механизма или агрегата, что облегчает процесс обучения студентов при рассмотрении учебных плакатов и реальных объектов. Под кинематическими схемами коробок передач, представленными в указаниях, приведены диаграммы силовых потоков для возможных режимов и передач переднего и заднего ходов. Они дают возможность визуально рассмотреть какие пары шестерен и валы участвуют в передаче потока мощности при включении соответствующей передачи.

Учебное пособие предназначены для студентов II и III курсов очного и IV курсов заочного обучения факультета механизации сельского хозяйства.

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для общего случая работы машины мощность, развиваемая двигателем трактора или автомобиля, подводится к ведущим колесам (звездочкам) через коробку передач (КП), ходоуменьшитель (ХУ), раздаточную коробку (РК), которые являются редукторами. Вал, к которому подводится крутящий момент, называется первичным (ведущим), а вал, с которого снимается момент - вторичным (ведомым).

Передаточное число редуктора iр показывает во сколько раз частота вращения первичного вала n1 больше, чем вторичного n2, и определяется по формуле:

4

iр = n1 . n 2

Общее передаточное число многоступенчатых редукторов с последовательным рядом зацепления зубчатых колес с неподвижными осями (рис. 1а) определяется как произведение передаточных чисел пар зубчатых колес, участвующих в передаче потока мощности:

где m - число пар зубчатых колес с внешним зацеплением (для нашего примера m = 2).

Если передаточное число получится отрицательным, что соответствует нечетному числу пар шестерен (m), то вторичный вал вращается противоположно первичному. Если передаточное число положительное (m - четное), то вторичный вал имеет такое же направление вращения, как и первичный.

Рисунок 1 – Зубчатые передачи с неподвижными «а» и подвижными (планетарными) «б» осями колес

5

Общее передаточное число планетарных передач (рис. 1, б) определяется по формулам (табл. 1.1), исходя из того, что является неподвижным - коронная шестерня 3, солнечная шестерня 1 или водило 4. Крутящий момент, снимаемый со вторичного вала редуктора (М2, Нм), определяется по формуле:

М2 = М1 iр ηр,

где М2 - крутящий момент первичного вала редуктора, Нм; i р - передаточное число редуктора;

ηр - КПД редуктора.

Таким образом, чем больше передаточное число редуктора, тем больше крутящий момент на вторичном валу и меньше частота его вращения. Поэтому изменение передаточного числа коробки передач, раздаточной коробки или ходоуменьшителя приводит к изменению скорости движения трактора или автомобиля и крутящего момента на ведущих колесах (гусеницах).

Таблица 1.1 – Разновидность механизмов эпициклического ряда

6

Если агрегат состоит из нескольких механизмов, то общий его КПД определяется исходя из схемы соединения этих механизмов. Общий КПД агрегата при последовательном соединении механизмов равен произведению КПД отдельных механизмов ( η1, η2 , η3 ,..., ηn ), составляющих агрегат

η=η1 η2 η3 ... ηn .

Общий КПД агрегата при параллельном соединении механизмов равен среднему взвешенному из всех КПД отдельных механизмов

( η1, η2 , η3 ,..., ηn ), составляющих данный агрегат

η= η1 + η2 + η3 +... + ηn . n

КПД планетарного механизма, выполненного по схеме рисунка 1,б, является наиболее распространенным и для варианта 1 по формуле

η12 , η23 - КПД между соответствующими звеньями механизмов; z1, z3 - число зубьев соответствующих зубчатых колес.

2 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ И ХОДОУМЕНЬШИТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ

2.1 Назначение, классификация и требования, предъявляемые к коробкам передач

Коробки передач служат для изменения крутящего момента на ведущих элементах машин, а, следовательно, и тягового усилия по величине и направлению, а также для длительного разрыва потока мощности, передаваемого от двигателя к движителям. Необходи-

7

мую силу тяги и скорость движения получают, изменяя передаточное число КП, что определяет тяговые и скоростные показатели трактора.

По способу изменения передаточного числа коробки передач делятся на ступенчатые и бесступенчатые.

Ступенчатые коробки передач представляют собой зубчатые редукторы, позволяющие ступенчато получить ряд передаточных чисел, а следовательно, тяговых усилий и скоростей движения.

Ступенчатые коробки передач классифицируются по следующим основным признакам:

–по типу шестеренчатой передачи: с неподвижными осями валов (все тракторные коробки); с вращающимися осями валов (планетарные) – увеличитель крутящего момента (УКМ) тракторов ДТ-75,

ДТ-75М;

–по способу зацепления шестерен: с подвижными шестернями (Т- 25А, Т-16М, Т-40М, Т-40АМ, МТЗ-80/82, ЮМЗ-6Л/6М, Т-74, ДТ-75,

ДТ-75М, Т-4А и др.); с шестернями постоянного зацепления (К-701,

Т-130, Т-150, Т-150К, МТЗ-80А, МТЗ-100/102 и др.);

–по расположению валов относительно продольной оси трактора:

споперечным расположением валов (Т-16М, Т-25А, Т-40М, Т- 40АМ), с продольным расположением валов (все остальные тракторы);

–по числу основных валов: двухвальные, трехвальные, четырехвальные и составные (МТЗ-80, Т-4А);

–по процессу переключения передач: без разрыва потока мощно-

сти (К-700А/701, Т-150/150К, МТЗ-80А, МТЗ-100/102); с разрывом потока мощности (Т-25А, Т-16М, Т-40М/40АМ, МТЗ-80/82, ДТ-75 и

др.);

–по числу передач - ступенчатость (без заднего хода);

–по взаимному расположению входного и выходного валов: с соосным и несоосным расположением валов;

–по типу механизма переключения передач: механические, гидравлические, электрические;

8

–по способу управления: неавтоматические (с непосредственным и дистанционным управлением), полуавтоматические и автоматические;

–по монтажным качествам: съемные и несъемные. Бесступенчатые коробки передач обеспечивают получение беспрерывного (в определенном интервале) ряда передаточных чисел. По принципу работы эти коробки бывают механические, гидравлические и электрические. Наибольшее распространение получили гидравлические передачи: гидромеханические и гидрообъемные.

Механизм переключения передач служит для введения в зацеп-

ление подвижных шестерен или зубчатых муфт с соответствующими шестернями. Механизм управления коробкой передач должен обеспечить невозможность одновременного включения двух передач, невозможность самовыключения или самовключения шестерен при работе коробки, включение шестерен на полную длину зубьев. Механизм управления включает в себя фиксаторы, замки и механизм блокировки.

Фиксаторы обеспечивают полное включение шестерен на всю длину зубьев и предотвращают самопроизвольное выключение и включение шестерен при работе машины.

Замки служат для предупреждения одновременного включения двух передач. Их работа основана на автоматическом запирании подвижным ползуном других неподвижных ползунов в нейтральном положении или направленной установки нижнего конца рычага переключения передач только на один ползун. Наиболее часто используются замки кулисного (пластинчатого) и шарикового типов.

Механизм блокировки исключает возможность переключения передач до тех пор, пока муфта сцепления полностью не выключена, что предохраняет зубья шестерен от поломок при переключении передач.

9

В коробках передач наибольшее распространение получили механические устройства переключения передач, приводимые в действие мускульной силой человека.

К основным требованиям, которые предъявляются к коробкам передач, следует отнести: высокие тяговые показатели и КПД, легкость управления и бесшумность работы, простота конструкции и малая стоимость, малые габариты и масса, удобство обслуживания и ремонта, надежность и долговечность.

2.2 Коробки передач с разрывом потока мощности

В обычных тракторных ступенчатых КП, в которых переключение осуществляется с помощью подвижных шестерен или зубчатых муфт, переход с одной передачи на другую начинается с отключения двигателя от КП выключением главной муфты сцепления, в результате чего происходит разрыв потока мощности (прекращается подвод мощности двигателя к ведущим колесам или звездочкам). Разрыв потока мощности приводит к остановке тракторного агрегата при выполнении энергоемких работ и к последующему разгону его от нулевой до рабочей скорости.

Большое разнообразие условий работы и выполняемых трактором процессов, стремление достигнуть максимальной производительности потребовали использования многоступенчатых КП с широким диапазоном скоростей. Число ступеней тракторных КП с ходоуменьшителем составляет от 5 до 32, а диапазон скоростей движения переднего хода - от 0,1 до 34 км/ч и выше.

КП с разрывом потока мощности отличаются разнообразием кинематических схем, компоновки и конструкции механизмов переключения. На приведенных в учебном пособии кинематических схемах КП указаны потоки мощности по передачам. Они позволяют определить пары шестерен и валы, участвующие в передаче потока мощности, при включении той или иной передачи.

КП трактора Т-16М (рис. 2) - шестиступенчатая с дополнительной замедленной передачей (при включении ходоуменьшителя) и одной передачей заднего хода. Особенностью КП является попе-

10