Трансмиссия и колеса трактора – конструктивные особенности элементов
Вопрос. Типы трансмиссий их назначение. Конструктивные особенности трансмиссий;
Шасситрактора или автомобиля представляет собой совокупность частей, служащих для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам или звездочкам и преобразования вращательного движения в поступательное движение трактора или автомобиля.
Шасси включает в себя трансмиссию, ходовую часть, рулевое управление и тормозную систему.
Трансмиссияобъединяет механизмы, передачи и сборочные единицы, с помощью которых вращение от коленчатого вала двигателя трансформируется, распределяется и переносится к ведущим колесам или звездочкам, валу отбора мощности и гидроприводу сельскохозяйственных машин.
Ходовая часть состоит из остова, движителей и подвески. Она предназначена для сообщения трактору или автомобилю поступательного движения.
Рулевое управление служит для изменения траектории и направления (вправо или влево) движения трактора или автомобиля.
Тормозная система представляет собой совокупность устройств для торможения трактора или автомобиля, т. е. уменьшения скорости их движения вплоть до полной остановки. В тракторах она используется также для выполнения крутых поворотов.
КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАНСМИССИЙ
Классификация трансмиссий.
Трансмиссия предназначена для плавного трогания с места трактора или автомобиля, изменения скорости и направления движения (вперед или назад), осуществления или облегчения поворота, передачи крутящего момента рабочим органам сельскохозяйственных машин и привода рабочего оборудования, а также обеспечения длительной остановки с работающим двигателем.
По способу трансформации вращательного движения различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные трансмиссии.
По принципу действия они могут быть механическими, гидравлическими, электрическими или комбинированными — гидромеханическими, электромеханическими.
Основные показатели трансмиссии — коэффициенты трансформации, полезного действия, передаточное отношение.
коэффициент полезного действия (КПД)
где М, Ме — крутящие моменты соответственно ведущих колес (звездочек) и коленчатого вала; кН • м;
,
— угловые скорости соответственно ведущих колес (звездочек) и коленчатого вала, рад/с.
Ступенчатая механическая трансмиссия за счет зацепления шестерен с разным числом зубьев обеспечивает несколько постоянных передаточных отношений i1, i2, …, in при постоянном значении угловой скорости . Таких ступеней с различными передаточными отношениями может быть от 3 до 24. У тракторов число ступеней значительно больше, чем у автомобилей, что позволяет легче загрузить двигатель в разнообразных эксплуатационных условиях и обеспечить тем самым экономичную работу.
Бесступенчатая трансмиссия обеспечивает непрерывное и автоматическое изменение крутящего момента, а также более полное использование мощности двигателя на любом режиме. Комбинированные трансмиссии представляют собой сочетание ступенчатых передач с бесступенчатым регулированием крутящего момента в пределах одной передачи. Они позволяют значительно расширить диапазон регулирования крутящего момента.
Механическая трансмиссия включает в себя муфту сцепления 1 (рис. 91), промежуточное соединение 2, коробку передач 3, главную передачу 4, дифференциал 5, конечные передачи 6. В колесных тракторах с обоими ведущими мостами (типа МТЗ-82, МТЗ-102) дополнительно устанавливают раздаточную коробку 7 и карданную передачу 8, в гусеничных тракторах — механизмы поворота 9, при необходимости увеличитель крутящего момента 10, ходоуменьшитель и др.
Электрическая трансмиссия состоит из генератора постоянного тока, якорь которого приводится во вращение от двигателя внутреннего сгорания. Вырабатываемая генератором электрическая энергия по кабелям поступает к электродвигателям, непосредственно установленным в ведущих колесах или звездочках и приводящим их во вращение.
Преимущество этой трансмиссии — легкость передачи энергии и бесступенчатость регулирования, недостатки — большая масса агрегатов, невысокий КПД.
Гидравлическая трансмиссия в качестве основного элемента имеет гидравлическую передачу, передающую механическую энергию посредством жидкости.
Гидравлические передачи делят на гидростатические (объемные) и гидродинамические.
Гидравлическая трансмиссия с гидростатической передачей состоит из насоса 2 (рис. 8), приводимого от двигателя внутреннего сгорания 1, распределительных устройств 5, гидромоторов 3 и маслопроводов 6. Такая трансмиссия позволяет бесступенчато в большом диапазоне регулировать частоту вращения ведущих колес трактора и автомобиля.
Гидромеханическая передача представляет собой сочетание гидродинамической передачи (гидромуфты или гидротрансформатора) и механической трансмиссии.
Рис. 7. Схемы трансмиссий тракторов:
а — колесного с задним ведущим мостом; б— колесного с передним и задним ведущими мостами; в — гусеничного; 1 — муфта сцепления; 2 — промежуточное соединение; 3 — коробка передач; 4— главная передача; 5— дифференциал; 6— конечная передача; 7—раздаточная коробка; 8— карданная передача; 9—механизмы поворота; 10— увеличитель крутящего момента
Рис. 8. Схемы гидравлической трансмиссии с гидростатической передачей: а – с карданной передачей; б – с гидролиниями; 1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – гидравлический насос; 3 – гидромотор; 4 – карданная передача; 5 – гидрораспределительное устройство; 6 – маслопровод
Гидротрансформатор состоит из насосного колеса 2 (рис. 9), турбинного колеса 7 и реактора 3. При вращении коленчатого вала двигателя вращается и связанное с ним насосное колесо 2. Рабочая жидкость под действием центробежных сил отбрасывается на лопатки турбинного колеса 7 и приводит его во вращение вместе с ведомым валом 4. Круг циркуляции замыкается через реактор 3.
Преимущества гидромеханической трансмиссии: бесступенчатое регулирование скорости движения в пределах ступени, меньшие динамические нагрузки на детали трансмиссии, лучший разгон и большая плавность движения.
Электромеханическая трансмиссия отличается от механической тем, что вместо коробки передач установлена электрическая передача, состоящая из генератора и электродвигателя постоянного тока. Электрическая передача, как и гидродинамическая, бесступенчато изменяет крутящий момент и скорость движения.
Конструктивные особенности трансмиссий одного и того же типа существенно зависят от вида энергетического средства (трактор или автомобиль), типа движителя (колесный или гусеничный), числа ведущих колес.
Рис. 9. Схема работы гидротрансформатора:
1 — турбинное колесо; 2 — насосное колесо; 3 — реактор; 4 — ведомый вал
Автомобиль— высокоскоростное транспортное средство, поэтому передаточное число трансмиссии и передаваемый крутящий момент меньше, чем у трактора. В связи с этим механизмы, передачи и сборочные единицы трансмиссий автомобилей выполнены более простыми по конструкции, компактными, менее металлоемкими. В конструкции автомобилей отсутствуют конечные передачи.
Конструкции тракторов и автомобилей со всеми ведущими колесами значительно усложняются вследствие дополнительно установленных раздаточной коробки, карданной передачи и переднего ведущего моста.
Трансмиссии гусеничных тракторов более сложные по сравнению с колесными, так как включают в себя правый и левый механизмы поворота, которые создают разные крутящие моменты на ведущих звездочках. На большинстве гусеничных тракторов применяют планетарные механизмы поворота, на тракторах Т-70С, Т-130 — механизмы поворота с многодисковыми фрикционными муфтами.
Гусеничный трактор Т-150 имеет в отличии от других тракторов особую конструкцию трансмиссии. В трансмиссию этого трактора входит коробка передач 3 (рис. 10) с двумя вторичными валами, концы которых с помощью карданных передач 5 соединены с двумя главными передачами 4. От главных передач вращение передается на ведущие валы и далее на правую и левую ведущие звездочки 7 через конечные передачи 6, представляющие собой планетарные механизмы. В трансмиссии отсутствует механизм поворота, функцию которого выполняет коробка передач за счет отключения или переключения на другой скоростной режим одного из вторичных валов.
В конструкции трансмиссии тракторов предусмотрена передача механической энергии к заднему и боковому залам отбора мощности (ВОМ) для привода рабочих органов сельскохозяйственных машин, а также к насосам в гидроприводе сельскохозяйственных машин.
На тракторах широко применяют механические ступенчатые трансмиссии с переключением передач под нагрузкой без разрыва потока мощности между двигателем и ведущими колесами (звездочками) трактора. Как правило, переключение диапазонов (рабочих и транспортных) происходит с разрывом силовой цепи зубчатыми муфтами и подвижными зубчатыми колесами, а переключение передач в диапазоне осуществляется под нагрузкой на ходу трактора фрикционной гидроподжимной муфтой.
Трансмиссия трактора и автомобиля
Сопротивление движению тракторного агрегата и автомобиля изменяется непрерывно и в широких пределах. Это объясняется колебаниями удельного сопротивления почвы, загрузки рабочих органов машин, сопротивлений качению колес и сцепления их с грунтом или дорогой, возникающими на пути движения, подъемами и уклонами и т.д. Соответственно требуется изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам (звездочкам) как для преодоления возросших сопротивлений, так и для более полного использования мощности двигателя, получения высокой производительности при наименьшем расходе топлива.
Трансмиссия служит для передачи вращающего момента двигателя ведущим колесам трактора (автомобиля), а также части мощности двигателя агрегатируемой с трактором машине. При помощи трансмиссии можно изменить вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по значению и направлению.
Рисунок. Схемы трансмиссий: а — автомобиля с колесной формулой 4х2; 1 — сцепление; 2 — коробка передач; 3 — карданная передача; 4 — главная передача; 5 — дифференциал; 6 — полуось; б — колесного трактора; в — гусеничного трактора: 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — главная (центральная) передача; 5 — задний мост; 6 — дифференциал у колесных тракторов и конечные передачи у гусеничных тракторов; 7 — ведущее колесо (гусеница); 8 — направляющее колесо; 9 — бортовые фрикционы или планетарный механизм поворота.
К трансмиссии предъявляют следующие требования:
- высокий КПД
- возможность индивидуального регулирования частоты вращения колес
- низкая металлоемкость
- высокая надежность
- возможность привода агрегатов с большим относительным перемещением
- независимость размещения силовой установки
- возможность деления мощности
- применение группового и индивидуального приводов ходовых систем
- приспособленность к колебаниям тяговых нагрузок
- способность передавать мощность на значительные расстояния
- широкий диапазон регулирования силовых и скоростных параметров
По способу изменения вращающего момента различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные трансмиссии.
Ступенчатые трансмиссии состоят из зубчатых колес различных типов. В этой трансмиссии при переходе от одного режима работы к другому вращающий момент меняется через интервалы, кратные передаточным числам, поэтому она получила название ступенчатой. При наличии ступенчатой трансмиссии на некоторых режимах невозможно полностью использовать мощность двигателя.
Бесступенчатые трансмиссии обеспечивают непрерывность и автоматичность процесса изменения вращающего момента, чем выгодно отличаются от ступенчатых. Вместе с тем им свойственны некоторые недостатки:
- сложность конструкции
- более низкий КПД
Различают фрикционные (механические), электрические и гидравлические бесступенчатые трансмиссии. Гидравлические передачи делят на гидродинамические и гидрообъемные.
Минский тракторный завод разработал инновационный трактор «Беларус-3023» с бесступенчатой электромеханической трансмиссией.
Комбинированные трансмиссии представляют собой сочетание одной из бесступенчатых передач со ступенчатой передачей, имеющей вспомогательное значение. Это позволяет расширить диапазон изменения вращающего момента на движителях и одновременно сохранить основные преимущества бесступенчатой передачи. Комбинированная трансмиссия, у которой в качестве одной из сборочных единиц применяют гидродинамическую передачу, называется гидромеханической. Такая трансмиссия применена в тракторе ДТ-175С.
Наиболее распространены механические трансмиссии. В механическую трансмиссию входят следующие механизмы:
- сцепление коробка передач
- промежуточное соединение
- карданная передача
- главная (центральная передача)
- дифференциальный механизм или муфты поворота у гусеничных тракторов
- конечные передачи
Трансмиссия и колеса трактора – конструктивные особенности элементов
В том случае, если трансмиссия состоит только из одних механизмов с шестернями, она называется механической трансмиссией. Если же в состав трансмиссии входят механизмы с шестернями и гидродинамические преобразователи (гидротрансформатор, устройство его будет описано ниже), она называется гидромеханической трансмиссией.
Рис. 62. Схемы трансмиссий:
а, б, в, г, д — типы; 1 — конечная передача; 2— дифференциал; 3 — сцепление; 4 — коробка передач; 5 — главная передача; 6 — промежуточное соединение; 7—механизмы поворота; 8, 9— специальные механизмы; Ю — карданные валы.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Механическая трансмиссия устанавливается на большинстве тракторов, что объясняется ее относительно простым устройством и надежностью в работе.
Механическую трансмиссию составляют следующие механизмы.
Сцепление (рис. 62, а, б, в, г, д) -— механизм, передающий крутящий момент от двигателя и позволяющий кратковременно отъединять двигатель от остальных механизмов трансмиссии и вновь его плавно соединять.
Промежуточное соединение 6 предназначено для передачи вращения от вала сцепления к другим механизмам трансмиссии, даже в том случае, если оси валов этих механизмов имеют некоторую несоосность с валом сцепления, появившуюся в результате недостаточно точной сборки трактора, деформации или износа деталей несущей системы трактора.
Коробка передач — агрегат, преобразующий крутящий момент по величине и направлению, т. е. коробка передач позволяет изменять передаточное число трансмиссии, в результате чего меняется скорость движения трактора и его тяговое усилие. Коробка передач позволяет также изменять направление движения трактора, а в некоторых конструкциях, кроме того, и осуществлять его плавный поворот. Наконец, при помощи коробки можно отъединить вал, передающий вращение от двигателя на ведущие колеса, на любое по продолжительности время.
Главная передача — механизм, который уменьшает частоту вращения валов, передающих вращение, и увеличивает крутящий момент. С помощью главной передачи вращение передается также с продольно расположенных валов на поперечные, т. е. происходит разделение потока мощности, идущего от двигателя, на каждое из ведущих колес.
Дифференциал — механизм, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между выходными валами и позволяющий им, а следовательно, и колесам вращаться с разной частотой, что необходимо при поворотах трактора. Дифференциал устанавливают только на колесных тракторах.
Конечные передачи понижают частоту вращения и увеличивают передаваемый крутящий момент.
Механизм поворота служит для поворота гусеничного трактора, а также для передачи крутящего момента от главной к конечной передаче.
Специальные механизмы не всегда устанавливают на трактор. В их число входят увеличители крутящего момента, ходоуменьшители, раздаточные коробки и др.
Карданная передача — устройство, состоящее из одного или двух карданных валов и шарниров, предназначенных для передачи крутящего момента между агрегатами трансмиссии, оси валов которых несоосны или приобретают несоосность во время работы.
Трансмиссия и колеса трактора – конструктивные особенности элементов
Колесные трактора используются гораздо чаще, чес гусеничные агрегаты. Это связано с возможностью самостоятельного ремонта подвески, меньшей стоимостью и простотой в эксплуатации. Трактора на колесах менее проходимы своих гусеничных аналогов, однако они отличаются лучшей маневренностью, что ценится в поле гораздо больше.
Элементы трансмиссии трактора и их предназначение
Одним из наиболее важных элементов каждого трактора является его трансмиссия. Именно от ее надежности и исправности напрямую зависит способность трактора выполнять свою работу.
В случаях, когда в конструкцию трансмиссии трактора входят только одни механизмы с шестернями, она именуется механической трансмиссией. Если же помимо вышеперечисленных элементов в конструкцию входит гидротрансформатор, то такая конструкция будет называться гидромеханической.
Буквами на изображении обозначены схемы механических колесных и гусеничных трансмиссий.
Цифрами обозначаются такие элементы:
- 1 – конечная передача;
- 2 – дифференциал трансмиссии;
- 3 – устройство сцепления;
- 4 – КПП;
- 5 – главная передача;
- 6 – промежуточное соединение;
- 7 – механизмы, отвечающие за поворот;
- 8 и 9 – специальные элементы;
- 10 – карданные валы.
Благодаря сравнительно простой конструкции и надежности при эксплуатации, на большинство тракторов устанавливаются именно механические трансмиссии. В их конструкцию входят такие элементы:
- Сцепление – устройство, предназначенное для передачи крутящего момента от мотора на колеса трактора. Этот элемент также позволяет временно отключать мотор от остальных устройств и снова плавно подключать его;
- Промежуточное соединение играет роль устройства, передающего вращение от вала на другие элементы трансмиссии. Благодаря наличию этой детали, трактор продолжает работать даже в случаях неправильного положения осей валов, образовавшихся в результате некорректной сборки агрегата;
- КПП – используется для преобразования крутящего момента по направлению и величине. Другими словами, КПП дает возможность менять передаточное число, изменяя, таким образом, скорость передвижения. Помимо этого, коробка передач дает возможность менять траекторию движения трактора и выполнять плавный поворот техники;
- Главная передача отвечает за уменьшение частоты вращения валов и увеличение крутящего момента;
- Дифференциал – устройство, которое распределяет крутящий момент между валами и колесами. Благодаря этому элементу, колеса машины способны вращаться с разной частотой;
- Конечные передачи предназначены для понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента, передаваемого мотором;
- Механизм поворота дает трактору возможность поворачиваться;
- Специальные элементы представляют собой ходоуменьшители или раздаточные коробки. Они не всегда устанавливаются на технику;
- Карданные валы передают крутящий момент между несоосными элементами трансмиссии.
Достаточно простая схема трансмиссии механического типа пользуется популярностью благодаря простоте и возможности быстрого ремонта. В случае необходимости, определить и устранить поломку этого узла сможет практически каждый водитель.
Колеса трактора – из чего состоят элементы?
Колеса трактора изготавливаются по достаточно простому принципу: пневматическая шина надевается на обод и плотно соединяется с диском. Сам диск крепится к ступицам посредством мощных болтов.
Пневматические шины состоят из таких элементов, как покрышка и камера. Покрышка играет роль своеобразного чехла, для изготовления которого используется плотная толстая резина. Камера на трактор – это замкнутая трубка в форме кольца, для производства которой применяется эластичная резина для тракторов. На камере находится вентиль, который предназначается для подкачки камеры или выпускания воздуха.
Шины для сельхозтехники и тракторов могут быть двух видов:
- Диагональные – в их конструкция входит каркас, имеющий несколько слоев корда, расположенных накрест;
- Радиальные – они стоят гораздо дороже за счет хорошей эластичности и отличных сцепных характеристик.
При выборе шин для трактора следует учитывать несколько важных характеристик изделий:
- Сцепление с почвой;
- Показатель проходимости;
- Устойчивость к порезам, проколам и другим повреждениям;
- Свойства самоочистки;
- Показатель давления на почву.
Многие модели шин обладают отличными показателями в самоочистке и устойчивости к проколам, в то же время, как они не отличаются особой проходимостью и сцеплением с грунтом. От владельца техники требуется определить шины, имеющие средние показатели во всех параметрах. Такие изделия способны прослужить длительно время независимо от условий эксплуатации трактора.
Сдвоенные шины – особенности и преимущества
Колеса, изготовленные по принципу сдваивания шин, пользуются большим спросом среди владельцев техники. Плюсы этих изделий заключаются в следующем:
- Увеличение тягового усилия;
- Повышенное сцепление протектора с грунтом;
- Пониженный показатель пробуксовки;
- Наличие меньшего следа от колеи.
Благодаря этим достоинства сдвоенные шины оказывают минимальное давление на почву, и не портят ее.
Они отличаются высокой проходимостью, что дает возможность использовать технику в наиболее труднодоступных местах.