книги из ГПНТБ / Фиделев А.С. Автотракторный транспорт в строительстве учеб. пособие

привода к ведущим колесам (главной передачи и дифференциала). У колесного трактора силовая передача обычно включает аналогич­ ные механизмы, а у трактора на гусеничном ходу отличается приво­ дом к ведущим колесам, который состоит из главной передачи, механизма поворота и конечной передачи.

Сцепление служит для передачи крутящего момента от двига­ теля внутреннего сгорания к трансмиссии; кратковременного их разъединения и плавного соединения. Кроме того, сцепление пред­ охраняет детали механизмов силовой передачи от перегрузки, огра­ ничивая максимальный крутящий момент.

По принципу действия различают фрикционные и гидродинами­ ческие сцепления.

Наибольшее распространение получили дисковые фрикционные сцепления, использующие силы сухого трения.

Достоинства этих сцеплений в чистоте выключения (полностью отсоединяет двигатель) и плавности включения при простой кон­ струкции, удобстве эксплуатации и ремонта.

Сцепление устанавливается между двигателем и коробкой пере­ дач и соединяет коленчатый вал двигателя с первичным валом ко­ робки передач.

На рис. 15 показано упрощенное устройство однодискового по­ стоянно замкнутого сцепления. На вал 1 коробки передач посажен ведомый диск 4 сцепления. Ведомый диск расположен между ма­ ховиком 3 двигателя и нажимным диском 5. Диск 4 зажимается между ними спиральными пружинами 6, установленными на бол­ тах. Эти болты связывают маховик двигателя с нажимным дис­ ком 5.

При достаточно сильном сжатии трущихся поверхностей дисков все усилия от двигателя будут передаваться через сцепление на силовую передачу. Для увеличения сил трения к ведомому диску с обеих сторон приклепаны кольцевые накладки 2 из фрикцион­ ного материала.

Выключение сцепления производится педалью 7, при нажатии на которую отводка 9 через упорный подшипник 8 передает уси­ лие на фланец нажимного диска. В результате нажимной диск 5 смещается и сжимает пружины.

В тех случаях, когда необходимо передать через сцепление большие усилия, на грузовых автомобилях применяют или полуцентробежное сцепление, в котором сила нажатия на диск

21

двух ведомых дисков. Гидродинамическое сцепление (гидромуфта) основано на ис­

пользовании кинетической энергии жидкости.

Гидромуфта состоит из корпуса 1 (рис. 16), заполненного жид­ костью, насосного колеса 4 и турбинного колеса 2. Колесо 4 жест­ ко связано с валом двигателя 5, а колесо 2 — с первичным валом коробки передач. При вращении вала двигателя жидкость, нахо­ дящаяся между лопатками насосного колеса 4, под действием цен­ тробежных сил устремляется от центра к периферии, вследствие чего кинетическая энергия жидкости возрастает. Переходя на ло­ патки турбинного колеса 2, жидкость устремляется от периферии к центру и, теряя кинетическую энергию, оказывает на эти лопат­ ки давление, которое создает крутящий момент на валу 3 коробки передач.

Основными достоинствами гидромуфты является то, что она по­ глощает крутильные колебания силовой передачи, повышает ус­ тойчивость работы двигателя, улучшает разгон машины и облег­ чает ее управление.

Однако гидромуфта не обеспечивает чистоты выключения и по­ этому применяют комбинированные сцепления, в которых гидро­ муфта дополняется фрикционным сцеплением.

У х о д з а с ц е п л е н и е м заключается в смазке подшипников

ивтулок и в регулировке сцепления *.

*Подробное изложение и анализ конструкций автомобилей, а также сведения об уходе за ними приведены в фундаментальном труде В. И. Анохина «Отечествен­

ные автомобили», М., «Машиностроение», 1968.

22

Коробка передач служит для изменения тягового усилия на ко­ лесах машины, а также для ее заднего хода и отсоединения дви­ гателя от ведущих колес. Указанное достигается с помощью зуб­ чатых передач — простых и планетарных.

Действие п р о с т о й п е р е д а ч и основано на изменении пере­ даточного числа і„ ведомой и ведущей зубчатых колес (шестерен). Например, на первой передаче (рис. 17, а) величина ік наиболь­ шая, а на четвертой наименьшая.

Соответственно этому тяговое усилие на колесах машины на четвертой передаче будет наименьшее при наибольшей скорости движения, а на первой передаче — наоборот. Естественно, что на горизонтальной и гладкой дороге включают четвертую передачу, а на худшей дороге или на подъеме надо включать более низкие передачи. При заднем ходе машины включается промежуточная шестерня.

На грузовых автомобилях применяют четыре- и шестиступен­ чатые коробки передач, а на тракторах — до семи-восьми ступе­ ней. На большинстве автомобилей и на тракторах устанавливают простую ступенчатую передачу. Она характеризуется высоким к. п. д., небольшими габаритами, относительно малым весом, про­ стотой изготовления и эксплуатации, а также низкой стоимостью. Основными недостатками простых ступенчатых передач является неполное использование мощности двигателя и трудность управ­ ления.

Тракторы работают с небольшими скоростями движения и поэтому при простых ступенчатых передачах для их переключений требуется остановка трактора.

П л а н е т а р н а я п е р е д а ч а (рис. 17, б) состоит из сле­ дующих частей: солнечной шестерни 8, коронной шестерни 2, са­ теллитов 3 и водила 4. Коронная шестерня 2 имеет внутренний ве­ нец (корону) и соединение с валом 1, опирающимся на подшип­ ники. Солнечная шестерня 8 закреплена на валу 6, также опираю­ щимся на подшипники.

Сателлиты 3 входят одновременно в зацепление с коронной и солнечной шестернями и свободно вращаются в подшипниках на осях, закрепленных во фланце, называемом водилом. Водило 4 соединено с ведомым валом 6.

Возможны различные способы работы планетарной передачи: если вращать коронную шестерню 2, соединенную с ведущим валом 1, при свободно вращающейся на подшипниках солнечной шестерне 8, то водило 4г соединенное с ведомым валом 6, не будет вращаться. В этом случае сателлиты 3 будут передавать вращение солнечной шестерне 8 в обратном направлении с передаточным чис­ лом, зависящим от соотношения диаметров сцепленных шестерен; если солнечную шестерню 8 затормозить, например, тормозом 7, то при вращении коронной шестерни 2 сателлиты 3, обкатываясь

по неподвижной солнечной шестерне 8, будут вести за собой води­ ло 4 вращая ведомый вал 6 с передаточным числом, зависящим от соотношения диаметров этих сцепленных шестерен;

23

Рис. 17. Схемы зубчатых передач:

а — простой? 6 — планетарной

если жестко соединить между собой солнечную шестерню 8 я водило 4, например, при помощи сцепления 5, то весь механизм будет сблокирован и начнет вращаться как одно целое. При этом числа оборотов ведущего / и ведомого 6 валов будут одинаковы­ ми (передаточное число равно 1,0).

Могут быть и другие способы использования планетарной пере­ дачи, когда ведущей частью ее является солнечная шестерня, а ве­ домой — коронная.

Планетарные передачи имеют ряд преимуществ по сравнению с простыми ступенчатыми: компактность при возможности полу­ чения больших передаточных чисел, долговечность благодаря то­ му, что все шестерни находятся в постоянном зацеплении, универ­ сальность использования и возможность изменения передаточных чисел без предварительного уравнивания скоростей вращения ве­ дущего и ведомого валов, что особенно важно для тракторов.

Планетарные передачи применяются не только в коробках пе­ редач, но и в редукторах ведущих мостов на автомобилях и в ме­ ханизмах поворота гусеничных тракторов.

На автомобилях, работающих в тяжелых дорожных условиях, устанавливается дополнительная коробка передач, называемая де­ мультипликатором. Эта дополнительная коробка является второй, последовательно включенной коробкой. Таким образом увеличи­ вается общее передаточное число трансмиссии на всех передачах основной коробки передач без ее изменения.

У автомобиля с несколькими ведущими осями применяется раз­ даточная коробка, которая распределяет крутящий момент на эти оси.

На рис. 18 приведена схема силовой передачи автомобиля с пе­ редней и задней ведущими осями, раздаточной и дополнительной коробками передач.

У автосамосвалов для приведения в действие механизма опро­ кидывания кузова применяется коробка отбора мощности 1 (см. рис. 3).

У х о д з а к о р о б к о й п е р е д а ч заключается в наружной очистке их от грязи и подтяжке креплений, своевременной доливке и смене масла, и регулировке механизма переключений.

Для бесступенчатого изменения крутящего момента и макси­ мального использования мощности двигателя успешно применяют­ ся гидротрансформаторы.

Г и д р о т р а н с ф о р м а т о р представляет собой гидравличе­ ский механизм, включаемый между двигателем и трансмиссией ав­ томобиля. Благодаря гидротрансформатору крутящий момент дви­ гателя автоматически изменяется на ведущем валу в соответствии

сизменяющимися нагрузками при движении автомобиля.

Вгидротрансформаторе, показаном на рис. 19 а, имеется три ра­

бочих колеса с криволинейными лопатками 1: насосное 5 и турбин­ ное 6 вращающиеся колеса и неподвижное колесо-реактор 4. Изнут­ ри лопатки закрыты круглыми стенками, образующими внутри ко­ лес кольцевую полость круглого сечения небольшого диаметра.

25

Рядом расположенные колеса также образуют кольцевую замкну­ тую по окружности полость. По этой полости циркулирует специ­ альное масло.

Насосное колесо 5 соединено с корпусом 7 (ротором) и через него с коленчатым валом 8 двигателя. Турбинное колесо 6 связано через ведомый вал 2 с силовой передачей автомобиля. Реактор 4 закреплен неподвижно на втулке 3, соединенной с картером. Ротор 7 гидротрансформатора с расположенными в нем рабочими колеса­ ми установлен на подшипниках внутри закрытого картера.

При работе гидротрансформатора масло захватывается лопат­ ками вращающегося насосного колеса 5, отбрасывается центробеж­ ной силой к наружной окружности, попадает на лопатки турбинного

Рис. 19. Одноступенчатый гидротрансформатор:

а — схема! 6 — характеристика

26

колеса 6. Благодаря создаваемому при этом напору, это колесо при­ водится в движение вместе с ведомым валом 2. Затем масло посту­ пает на лопатки неподвижно закрепленного колеса-реактора 4, из­ меняющего направление потока жидкости, и опять поступает в на­ сосное колесо, непрерывно циркулируя по замкнутому кругу внут­ ренней полости рабочих колес (как указано стрелками) и участвуя в общем вращении с колесами.

Лопатки неподвижного колеса-реактора изменяют направление проходящего через него потока жидкости. На лопатках реактора возникает усилие, вызывающее появление реактивного момента.

Таким образом, наличие реактора дает возможность получать на валу турбинного колеса крутящий момент, отличающийся от

сосным колесом (например, при возрастании приложенной к валу турбинного колеса внешней нагрузки), тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящего через него потока жидкости и тем больший дополнительный момент передается от ре­ актора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутя­ щий момент на его валу.

Гидротрансформатор характеризуется:

коэффициентом трансформации, представляющим отношение мо­ мента М т, получаемого на ведомом валу, к моменту М к на ведущем

/м т\

ваду [ к = лгк); передаточным отношением, т. е. отношением числа оборотов на

ведомом валу /гт к числу оборотов на ведущем валу пк, т. е. і = ;

"и

коэффициентом полезного действия, представляющим отношение мощности на ведомом валу NT к мощности на ведущем валу NK,

График изменения Мт, К и і гидротрансформатора в зависимости от числа оборотов ведомого вала или от величины передаточного отношения I называется внешней характеристикой гидротрансфор­ матора.

Как видно из внешней характеристики (рис. 19, б), при умень­ шении передаточного отношения і крутящий момент Мг значительно возрастает с соответственным возрастанием коэффициента трансфор­ мации К. При полной остановке ведомого вала из-за значительной пере­ грузки крутящий момент Мт на ведомом валу и соответственно коэффициент трансформации К достигают максимального значения. Такое изменение момента Мт обеспечивает возможность машине автоматически приспосабливаться к изменяющимся нагрузкам и прео­ долевать их, заменяя собой действие коробки передач.

Как следует из характеристики одноступенчатого гидротран­ сформатора (рис. 19,6), его к. п. д. имеет приемлемое значение

27

(рис. 20 а) является то, что реактор 4 в нем закреплен на неподвиж­ ной втулке 2 не жестко, а установлен на муфте 3 свободного хода. При числе оборотов ведомого вала 1, значительно меньшем числа оборотов ведущего вала 7 (двигателя), поток жидкости из турбин­ ного колеса 6 ударяется в лопатки реактора 4 с тыльной стороны и этим заклинивает его неподвижно на муфте 3. Вся система рабо­ тает как гидротрансформатор.

При снижении нагрузки на ведомом валу 1 и значительном повы­ шении числа оборотов турбинного колеса 6 жидкость ударяет в ли­ цевую поверхность реактора 4, муфта 3 свободного хода расклини­ вается, реактор 4 начинает вращаться вместе с насосным колесом 5. Система работает как гидромуфта.

Как видно из характеристики (рис. 20,6), к. п. д. комплексного гидротрансформатора значительно благоприятнее, чем у односту­ пенчатого.

Для расширения диапазона передаточных чисел силовой пере­ дачи автомобиля гидротрансформатор устанавливают в сочетании с механической двухили трехступенчатой коробкой передач, так называемая гидромеханическая трансмиссия. Эта трансмиссия дает возможность обеспечить работу гидротрансформатора в зоне наи­ более благоприятных значений к. п. д.

Несмотря на большой вес и стоимость гидромеханической пере­ дачи по сравнению со ступенчатыми передачами, она успешно при­ меняется на большегрузных автосамосвалах и мощных гусеничных тракторах, так как эффект саморегулирования позволяет повышать производительность и топливную экономичность машин.

Кроме того гидромеханическая трансмиссия обладает защитны­ ми свойствами — не имеет жестких кинематических связей и поэто­ му уменьшает динамические нагрузки, чем повышает срок служ­ бы деталей силовой трансмиссии и двигателя внутреннего сгорания; улучшает плавность движения и ускоряет разгон машин; создает лучшие условия для труда водителя.

На рис. 21 приведен одноступенчатый комплексный гидротран­ сформатор с двумя реакторами и трехступенчатой коробкой пере­ дач. Передачи переключаются фрикционными муфтами. Такая гид-

28

ромеханическая трансмиссия применяется на автосамосвалах гру-

включает: проверку уровня масла, доливку и смену его; регулиров­ ку отдельных элементов.

Карданная передача. Крутящий момент от вторичного вала ко­ робки передач передается главной передаче ведущего моста при помощи карданной передачи. Карданная передача позволяет пере­ давать вращение от одного вала к другому под меняющимся углом а (рис. 22).

29