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 трансформации

К= М/М_е;

передаточное отношение

коэффициент полезного действия (КПД)

 

 

где М, М_е — 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, …, i_n 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.