Коробки перемены передач тракторов и автомобилей (назначение, классификация, общее устройство).

Коробка передач необходима для из­менения тягового усилия на ведущих элементах движителя тракторов и авто­мобилей, а также для движения задним ходом и отключения двигателя от дви­жителя на длительный период.

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

Бесступенчатые коробки передач обес­печивают получение бесконечного (в оп­ределенном интервале) множества пере­даточных чисел. По принципу работы эти коробки бывают механические, гидрав­лические и электрические.

Ступенчатые коробки передач устанав­ливают на большинстве, отечественных тракторов и автомобилей и представляют собой зубчатые редукторы, позволяющие получать несколько передаточных чисел, используя различные варианты зацеп­лений шестерен. В отличие от бессту­пенчатых передаточные числа в них из­меняются не плавно, а ступенчато.

Коробки передач грузовых автомоби­лей имеют от 5 до 10 передач переднего хода. У тракторных коробок число сту­пеней несколько больше, чем у автомо­бильных (от 7 до 24). Это объясняется большим разнообразием работ, выполняемых тракторами, и требующимися при этом различными скоростными и тяго­выми показателями агрегатов.

Ступенчатые коробки передач подраз­деляют по числу передач, способу зацеп­ления шестерен, числу основных валов и их расположению.

По числу основных валов коробки передач могут быть двухвальные, трех­зальные и составные.

Двухвальные коробки пе­редач. В них энергия передается через пару шестерен от первичного к вторич­ному валу (исключение составляют пе­редачи заднего хода).

Т р е х в а л ь н ы е коробки пе­редач характеризуются наличием трех основных валов (первичного, вто­ричного и промежуточного). Вторичный вал может располагаться как соосно с первичным валом, так и параллельно ему.

Составные коробки пере­дач применяют при необходимости получения большого числа передач. Эти конструкции представляют собой ком­бинации из двух последовательно рас­положенных коробок, которые выпол­няются либо в общем картере (трактор МТЗ-80), либо в отдельных (Т-4).

По способу зацепления шестерен ко­робки передач могут быть со скользя­щими шестернями и с шестернями по­стоянного зацепления, причем в автомо­бильных вальных коробках передач ис­пользуются шестерни постоянного за­цепления (за исключением шестерни I пе­редачи и заднего хода). В автомобильных коробках с шестернями постоянного за­цепления передачи переключают с по­мощью зубчатых муфт, снабженных синхронизирующими устройствами. Ко­робки передач тракторов со скользя­щими шестернями установлены на трак­торах Т-74, ДТ-75В, МТЗ-80, а на тракторах Т-150, Т-150К, К-700, МТЗ-100 переключение передач возможно без остановки трактора. В них используются шестерни постоянного зацепления, сво­бодно посаженные на первичном или вторичном валу, каждая из которых мо­жет соединяться с валом через много­дисковую фрикционную муфту.

Основное различие между конструк­циями автомобильных и тракторных ко­робок передач — разница в характере выполняемых этими машинами работ,

Приводы управления служат для переключения передач водителем или автоматически. Привод непосредственного действия. Наибольшее распро­странение получила конструкция с уста­новкой рычага в шаровой опоре. Командный привод — это такой при­вод, когда водитель сам не затрачивает усилий, а воздействием на управляющий элемент влияет на переключение, кото­рое чаще всего происходит за счет энер­гии гидронасоса или электродвигателя. Устройство командного привода рас­смотрим на примере четырехступенчатой с шестернями постоянного зацепления коробки передач трактора Т-150К.

Передачу включают с помощью много­дисковых фрикционных муфт 14 (рис. 5.18), 15, 16 и 17, расположенных на вторичном валу и включаемых за счет энергии давления масла. Привод состоит из источника энергии (гидравлического насоса 11, имеющего постоянный привод от двигателя); емкости для масла (бака 1), в которую масло заливается через гор­ловину 4; заборного фильтра 13; масля­ного радиатора 3; гидроаккумулятора 8; фильтра нагнетания 12; распределителя 18; клапанов 2, 5, 7,9, 10 и 20, позволя­ющих поддерживать требуемые температуру и давление масла в системе на раз­личных режимах работы трактора. Давление в системе контролируют по мано­метру 6. Привод работает следующим образом.

 

 

Масло из корпуса раздаточной короб­ки (поскольку картер основной коробки передач — сухой, чтобы уменьшить по­тери энергии на разбрызгивание масла) засасывается насосом 11 через заборный фильтр 13 и, пройдя фильтр линии на­гнетания, подается одновременно к пере­пускному клапану 5 и распределителю гидросистемы 18. Направляемое золот­ником 19 распределителя масло по ка­налам вторичного вала попадает к порш­ню фрикционной муфты включаемой передачи, который сдвигается, зажимает диски и включает передачу (другие муф­ты в это время соединены со сливом). Одновременно масло через перебросные клапаны 7, 9 я 10 поступает к гидроакку­мулятору 8.

Прошедшее через перепускной клапан масло по трубопроводам поступает для смазывания фрикционных элементов ко­робки передач, к баку 1 и радиатору 3 системы. Из бака оно сливается в корпус раздаточной коробки. Для переключе­ния передач тракторист поворачивает рукояткой золотник 19 распределителя 18, соединяя фрикцион включаемой пе­редачи с насосом, а выключаемой — со сливом.

Гидроаккумулятор 8 необходим для поддержания давления во фрикционе выключаемой передачи на некоторый период времени, чтобы не допустить разрыва потока мощности в коробке пе­редач при переключении.

 

Автоматический привод отличается от командного тем, что сигнал к переклю­чению передач подается не водителем, а автоматическим устройством (в зависи­мости от скорости движения машины и загрузки двигателя).

Автоматическое переключение пере­дачи с низшей на высшую происходит следующим образом: на низшей передаче золотник клапана 5 (рис. 5.19) переклю­чения смещен вправо и соединяет нагне­тающую магистраль насоса 3 с гидро-цилиндром фрикциона низшей передачи. Полость гидроцилиндра 7 фрикциона высшей передачи при этом положении золотника соединена со сливом.

Датчик скорости (регулятор 4) связан с ведомым валом коробки передач. Зо­лотник регулятора, вращаясь вместе с ведомым валом, под действием центро­бежной силы смещается к периферии, передавая сопротивление пружины и давления масла на торец левого пояска золотника. При этом изменяется проход­ное сечение сливного отверстия и, сле­довательно, изменяется давление масла на правый торец золотника клапана 5 в зависимости от скорости движения ма­шины.

Силовой регулятор связан с приводом к дроссельной заслонке и изменяет дав­ление масла на левый торец золотника клапана 5 пропорционально углу откры­тия дроссельной заслонки.

 

Чем больше открыта дроссельная за­слонка, тем дальше вправо смещается золотник регулятора и меньше вытекает масла через сливное отверстие «б». По­этому от угла открытия дроссельной за­слонки зависит давление масла на левый торец золотника клапана 5. Когда сопро­тивление движению машины уменьшится, при неизменном угле открытия дроссель­ной заслонки частота вращения колен­чатого вала двигателя увеличится, что приведет к повышению скорости движе­ния машины и, следовательно, к увеличе­нию давления на правый торец клапана. Золотник клапана 5 переместится влево, в результате чего включится фрикцион высшей передачи и выключится фрикцион низшей передачи.

Тангес в= ширина на высоту центра тяжести.

Поперечная устойчивость ухудшается при движении по криволинейному пути. Возникающие центробежные силы вызывают моменты, способствующие опрокидыванию машины. Центробежные силы зависят от скорости движения и радиуса поворота. Если скорость велика, а радиус мал, то опрокидывающий момент может перевернуть машину при малом угле наклона и даже на горизонтальном пути.

 

Гидромеханическая передача пред­ставляет собой сочетание гидромехани­ческого трансформатора с дополнитель­ной ступенчатой (фрикционно-зубчатой) коробкой передач. Такая передача не­обходима для автоматической и бессту­пенчатой трансформации энергии дви­гателя в зависимости от сопротивления движению машины. Свойством бессту­пенчатой трансформации энергии обла­дает гидротрансформатор, а механиче­ская коробка передач служит для рас­ширения диапазона передаточных чисел, поскольку передаточное число гидро­трансформатора, которое называют ко­эффициентом трансформации, сравни­тельно невелико.

Гидромеханические трансмиссии при­меняют в трансмиссиях автомобилей се­мейства БелАЗ и МоАЗ, автобусах ЛАЗ-695Ж и ЛиАЗ-677, на тракторах ДТ-175С и Т-330.

Гидромеханические передачи в эксплу­атации должны иметь силовой диапазон в соответствии с назначением машины. Минимально допустимый КПД должен быть не менее 0,75...0,8. Совместная ра­бота гидротрансформатора с двигателем должна обеспечивать требуемую эконо­мичность, т. е. перерасход топлива по сравнению с работой на заблокирован­ном трансформаторе в основных эксплуа­тационных режимах не должен превы­шать 6...8 %. С помощью этих передач должен обеспечиваться пуск двигателя в условиях низких температур, а также с буксира.

Срок службы передачи зависит от на­дежности и долговечности работы от­ дельных ее агрегатов. В гидротрансфор­маторе наибольшему изнашиванию под­вергаются уплотнения рабочей полости, муфты свободного хода и подшипники опор колес. В дополнительной коробке передач изнашиваются фрикционные эле­менты, шлицевые и зубчатые соединения.

Эффективность использования гидро­механической передачи зависит от пра­вильности расчета совместной работы двигателя, трансформатора и коробки передач, а также от правильности выбора водителем передачи в зависимости от условий движения или характера вы­полняемой работы.

Гидротрансформатор со­стоит из нескольких (чаще всего трех или четырех) рабочих колес: насосного (ведущее), турбинного (ведомое) и од­ного или двух колес реактора, воспри­нимающих реактивный момент.

При работающем двигателе насосное колесо воздействует лопатками на жид­кость, которая не только вращается вме­сте с колесом, но и перемещается вдоль лопаток по направлению от входа к вы­ходу. Выйдя из насосного колеса, поток жидкости проходит через турбинное ко­лесо, затем — через реактор и возвра­щается на вход насосного колеса, обра­зуя замкнутый круг циркуляции. При этом насосное колесо передает энергию потоку жидкости, а она — турбинному колесу. Энергия потока жидкости и силовое воздействие на лопатки зависят от значения и направления абсолютной ско­рости жидкости. Наличие двух колес 4 и 5 реактора, каждое из которых установлено на муфте 10, позволяет получить более приемле­мый показатель изменения КПД гидро­трансформатора (рис. 5.22) по мере по­вышения передаточного числа I. Из гра­фика видно, что при увеличении переда­точного числа i отключается сначала одно колесо, и трансформатор с режима «а» переходит на режим «б». После от­ключения второго колеса трансформатор переходит на режим «в» (гидромуфты). Так оба колеса реактора заторможены в интервале максимальных тяговых уси­лий (40...80 кН) при скорости движения агрегата от 0 до 7,5 км/ч.

В интервале тяговых усилий 12,5...40,0 кН и скоростей движения 7,5...17,5 км/ч колесо первого реактора на­чинает вращаться вместе с турбинным колесом.

На транспортном режиме, когда тяго­вое усилие на крюке находится в интер­вале от 0 до 12,5 кН при скорости дви­жения 17,5 км/ч, вращаются оба колеса реактора. Гидротрансформатор рассчи­тан на длительную работу в режиме трансформации и оборудован системами питания, охлаждения и фильтрации.