ТЕМА: ТРАНСМІСІЇ ТРАКТОРІВ І АВТОМОБІЛІВ. МУФТИ ЗЧЕПЛЕННЯ

1. Призначення і класифікація трансмісій тракторів і автомобілів.

2. Основні вузли та механізми трансмісій.

1. Призначення і класифікація трансмісій тракторів і автомобілів. Трансмісія тракторів (автомобілів) об’єднує агрегати й механізми, які передають крутний момент двигуна ведучим колесам, змінюють крутний момент тачастоту обертання за величиною та напрямком. У тракторів, крім цього, трансмісія може передавати частину потужності двигуна машині, яка агрегатується з трактором.

Трансмісія необхідна через те, що:

- існує різниця частоти обертання валів двигуна та рушія;

- в широких межах виникає зміна опору переміщенню машини, залежно від умов експлуатації.

Двигуни внутрішнього згорання мають обмежені властивості саморегулювання – автоматичної зміни крутного моменту і частоти обертання залежно від зміни зовнішніх опорів.

Трансмісії поділяють на такі види: механічні, гідромеханічні, гідрооб’ємні, електромеханічні, ступінчасті, безступінчасті та автоматичні. Класифікація трансмісій тракторів наведена на рис.1.

Ступінчасті трансмісії забезпечують кілька постійних передаточних чисел ,… при постійному значенні частоти обертання колінчастого вала. При ступінчастій трансмісії існують такі режими, на яких неможливо повністю використати потужність двигуна.

Безступінчасті трансмісії забезпечують безперервність й автоматичність зміни крутного моменту. Вони дають змогу на будь-якому режимі повністю завантажити двигун. Безступінчасті трансмісії складніші за конструкцією, мають менший ККД.

Комбіновані трансмісії – сукупність ступінчастих передач з безступінчастим регулюванням крутного моменту в межах однієї передачі. Комбіновані трансмісії розширюють діапазон регулювання крутного моменту і зберігають переваги безступінчастої трансмісії.

Механічна трансмісія складається з механічних пристроїв і складальних одиниць, які за допомогою шестерень, пасів, фрикційних елементів знімають і передають крутний момент між валами та впливають на частоту обертання. Найпоширеніші в автотракторній техніці ступінчасті трансмісії. Зміна передаточного числа механічної ступінчастої трансмісії здійснюється за допомогою коробки передач при введенні у зачеплення зубчастих коліс з різним числом зубців. Ступінчасті коробки передач мають набори зубчастих коліс, що дає змогу одержувати у сучасних автомобілях 4–5 ступенів (передач), а в тракторах – до 16 і більше. У механічних трансмісіях високий ККД і порівняно низька вартість, тому їх найчастіше застосовують на тракторах та автомобілях, але частота обертання регулюється ступінчасто.

Електрична трансмісія складається з генератора постійного струму, якір якого приводиться у рух від двигуна внутрішнього згоряння. Електрична енергія від генератора по кабелях надходить до тягових електродвигунів, встановлених у ведучих колесах або зірочках. Переваги такої трансмісії – легкість передачі енергії та безступінчастість регулювання, недоліки низький ККД, велика маса агрегатів, порівняно висока вартість; застосовується на автомобілях-самоскидах БелАЗ.

У гідравлічній трансмісіїпередача механічної енергії здійснюється за допомогою рідини і основним елементом її є гідравлічна передача. Гідравлічні передачі поділяються на гідрооб'ємні і гідродинамічні. У гідрооб'ємній передачі механічна енергія передається маслом, яке під робочим тиском, що створюється насосом 2 (рис.2), спрямовується розподільчим пристроєм до приводних гідромоторів 4 ведучих коліс 5.

Гідрооб’ємний перетворювач (рис. 3 в) має таку будову: насос 3 зв’язаний з колінвалом, гідромотор 6 з’єднаний через проміжну передачу з ведучими колесами трактора. Для підтримки постійної циркуляції масла у замкнутому контурі додатково повинен бути насос 1, фільтр 2, клапани 4 і 5, ємність для мастила 7.

До недоліків гідрооб'ємної передачі належать: низький ККД, велика маса агрегатів, потреба у високій точності виготовлення і забезпеченні герметичності.

Гідродинамічна передача ґрунтується на використанні кінетичної енергії рідини, тобто передачі енергії за рахунок динамічного напору рідини. Такі передачі представлені гідромуфтою і гідротрансформатором. Як правило, гідродинамічні передачі є складовими механічної трансмісії, тому її називають гідромеханічною. Переваги трансмісії такі: автоматичне і безступінчасте регулювання швидкості у межах діапазону, кращий розгін і велика плавність руху, менші динамічні навантаження на деталі трансмісії. Недоліки: порівняно невисокий ККД, складність конструкції і велика маса.

Рис. 2. Схеми трансмісій:а– механічна трансмісія автомобіля 4×4: 1 – двигун; 2 – зчеплення; 3 – коробка передач; 4 – розподільча коробка; 5 – задній міст з диференціалом; 6 – передній міст з диференціалом; 7 – карданні передачі; 8 – ведучі колеса;б – електромеханічна трансмісія трактора ДЭТ-250: 1 – двигун;2 – електричний генератор; 3 – силові кабелі; 4 – тяговий електродвигун; 5 – карданна муфта; 6 – задній міст; 7 – ведучі зірочки;в– гідрооб`ємна трансмісія трактора: 1 – двигун; 2 – гідронасос; 3 – трубопроводи; 4 – гідромотори; 5 – ведучі колеса

Рис. 3. Схема гідрооб’ємного перетворювача: 1 – насос; 2 – фільтр; 3 – насос; 4, 5 – клапани; 6 – гідромотор; 7 – ємність для масла

Електромеханічна трансмісія відрізняється від механічної тим, що замість коробки передач використовується електрична передача, яка складається з генератора й електродвигуна постійного струму. Електрична передача, як і гідродинамічна, автоматично та безступінчасто змінює крутний момент й швидкість руху відповідно до опору руху. Але у такої трансмісії невисокий ККД, велика маса і вартість. Електромеханічні трансмісії застосовують на промислових тракторах ДЕТ-250

2. Основні вузли та механізми трансмісій. Основний вплив на конструкцію і ступінь складності трансмісії, особливо механічної, впливають: вид машини (тягова або транспортна), тип рушія (колісний або гусеничний), а в колісних машин число ведучих коліс.Трансмісії гусеничних машин набагато складніші за трансмісію колісних внаслідок наявності в них механізмів повороту. Оскільки гусеничні трактори повертають за рахунок створення різниці моментів, що ведуть, на лівій і правій гусеницях, механізми повороту виконують цю функцію. На вітчизняних тракторах використовуються механізми повороту двох типів: планетарний (ДТ-75В, Т-4А, ДЭТ-250 і др.) і з муфтами повороту (Т-74, Т-130і др.).

Особливе місце в конструкції займає трансмісія трактора Т-150. В ньому потік потужності, що йде від двигуна до коробки передач, розподіляється через два вторинних вали, дві центральних і бортових передач поступає до рушія. В цьому випадку роль муфт повороту виконують фрікціони коробки передач, які розташовані на повторних валах.

Незмінний агрегат колісних машин – диференціал, встановлюваний, як правило, в головній передачі. Його призначення – забезпечити можливість проходження ведучими колесами різних відрізків шляху в один й той же час, що вимагається при русі машини на поворотах і по нерівній дорозі.

Окрім відзначених відмінностей, тракторні трансмісії відрізняються від автомобільних великим числом передач, оскільки діапазон тягових зусиль, що спостерігаються при експлуатації тракторів, значно ширший, ніж при експлуатації автомобілів.

Найбільш поширеною у машинах народногосподарського призначення є механічна трансмісія. У механічну (ступінчасту) трансмісію входять такі основні механізми:

Зчеплення – призначене для плавного від’єднання та приєднання працюючого двигуна і трансмісії, безударного переключення передач і рівномірного руху машини з місця.

Коробка передач служить для перетворення по величині і напрямку крутного моменту, який передається від двигуна до ведучих коліс. За допомогою коробки передач відбувається зміна напряму руху машини і забезпечується довготривале роз’єднання працюючого двигуна з ведучими колесами. Складовою частиною коробки передач може бути роздавальна коробка, яка призначена для поділу крутного моменту і зусилля між ведучими мостами. В коробці передач встановлюється, як правило, ходозменшувач (механізм сповільнених передач).

Карданна передача служить для передачі крутного моменту двигуна (через коробку передач, ходозменшувача, роздавальну коробку) до передніх і задніх мостів трактора.

Диференціал є механізмом, який розподіляє крутний момент між вихідними валами і дозволяє їм обертатись з різними швидкостями.

Кінцеві передачі (колісні редуктори) призначені для додаткового збільшення крутного моменту і зниження швидкості руху трактора.

Передній і задній ведучі мости приймають участь у передачі крутного моменту від двигуна до коліс.

Головна передача складається з однієї пари конічних шестерень і призначена для збільшення передатного числа трансмісій і передачі обертового руху валам, розміщеним перпендикулярно поздовжній вісі машини.

Редуктор ВВП (валу відбору потужності) призначений для отримання встановлених стандартом необхідних частот обертання (при номінальній частоті обертання колінчастого вала двигуна).

Така частота, згідно зі стандартом, дорівнює: 16,3 1/с. (1028 об/хв.) і 9,1 1/с. (565 об/хв).

3. Типові схеми зчеплення. Зчепленнямназивають механізм трансмісії трактора (автомобіля), який призначений для плавного приєднання та короткочасного від'єднання двигуна і трансмісії, плавного руху з місця, вирівнювання динамічних навантажень на елементах трансмісії. Зчеплення охороняє трансмісію від перевантажень, обмежує максимальний передавальний крутний момент.

Розрізняють механічні фрикційні, гідравлічні та електричні зчеплення. У механічних фрикційних зчепленнях крутний момент передається силами тертя між ведучими і веденими елементами, у гідравлічних – динамічним напором рідини, в електричних – струмами, що виникають між полюсами ведучого (електромагніта) і веденого елементів.

В автотракторній техніці найбільш поширені механічні фрикційні зчеплення, які класифікують залежно від виду тертя, числа ведених дисків, дії натискного механізму і числа потоків крутного моменту.

За видом тертя зчеплення поділяють на сухі і мокрі (працюють у рідинній ванні). На тракторах, як правило, застосовують сухі зчеплення, а мокрі – у коробках передач з переключенням передач на ходу, у приводі вала відбору потужності, у блокувальному пристрої диференціалі переднього ведучого моста тракторів МТЗ-82,
МТЗ-102.

Залежно від числа ведених дисків розрізняють одно- дво-і багатодискові зчеплення.

За дією натискного механізму зчеплення поділяють на постійно і непостійно замкнуті. Постійно замкнутим називають зчеплення, яке перебуває у вімкнутому стані доти, поки до органів керування не буде прикладено зовнішнє зусилля. Ці зчеплення найпростіші за будовою і забезпечують плавне включення трансмісії, чим і пояснюється їх широке застосування.

Залежно від числа потоків крутного моменту, що передаються зчепленням, вони бувають одно- і двопотокові. Однопотокові передають крутний момент тільки на колеса (гусениці) трактора, двопотокові – додатково (другий потік) на привід робочих органів машин і знарядь, які агрегатуються.

Керування зчепленням може бути автоматичним (без дії водія) і неавтоматичним. У автотракторній техніці застосовують керування з механічним і гідравлічним приводом. Щоб зменшити зусилля, при вмиканні зчеплення використовують механічні (пружинні) або пневматичні підсилювачі (сервомеханізми).

Фрикційне зчеплення – муфта, в якій крутний момент передасться за рахунок сил тертя між поверхнями, що труться. Складається з ведучої і веденої частин, натискного механізму і механізму керування. Ведуча частина сприймає від маховика крутний момент двигуна, а ведена – передає його первинному валу коробки передач. Натискний механізм забезпечує щільне притискання ведучої і веденої частин зчеплення для створення потрібного моменту тертя. Механізм керування призначений для керування (вмикання, вимикання) зчепленням.

4. Загальна будова муфти зчеплення. Муфта зчеплення складається із вузла зчеплення і його приводу, призначеного для керування зчепленням.

Найпоширеніші схеми постійно замкнених зчеплень наведено на рис. 4. Ведуча частина одно дискового зчеплення складається з маховика 1 (рис. 4, а), натискного диска З, кожуха 10 і напрямних (ведучих) пальців 11. Ведена частина має ведений диск 2, розташований на валу 7. Натискний механізм складається з пружин 9, закріплених у кожусі 10 зчеплення. До механізму керування зчепленням належать відтискні важелі 4 з пальцями, рухома муфта (відводка) 5, вилка вимикання 8, педаль 6 із тягами. Всі деталі розташовані всередині картера маховика і картера зчеплення.

Постійно замкнене зчеплення працює так. Поки до педалі 6 зусилля не прикладається, натискні пружини 9 перемішують диски натискний 3 і ведений 2 до маховика і щільно притискують одну до одної поверхні тертя дисків 3, 2 і маховика 1. Крутний момент від маховика передається на затиснений ведений диск 2 і від нього – на ведений вал 7. При вимиканні зчеплення, до педалі 6 прикладається зусилля, яке передається на натискний диск 3. Під дією цього зусилля диск 3 відводиться назад, долаючи опір пружин 9. Ведений диск 2 вивільняється і поступово зупиняється. Деякі зчеплення мають для цього спеціальне гальмо.

Для збільшення сили тертя на дисках, а отже, і моменту, що передає зчеплення, до ведених дисків приклепують або приклеюють спеціальні фрикційні накладки, виконані з матеріалу з високим коефіцієнтом тертя.

Дводискове постійно замкнене зчеплення(рис. 4, б) має по два ведених і ведучих диски, розташованих по черзі. Ведучі диски з'єднані з маховиком 1 через кожух 10 і ведучі пальці 11, а ведені 2 – з валом 7. Принцип дії такого зчеплення аналогічний одно дисковому. При вмиканні зчеплення проміжний ведучий диск 12 відходить від маховика за допомогою пружин 13. Найбільше переміщення диска 12 обмежується регулювальними болтами 14 (або пружинами), що усуває заклинювання заднього веденого диска. Встановлюють такі зчеплення на тракторах Т-150, Т-І50К, МТЗ-100/102, вантажних автомобілях КамАЗ та ін.

Рис. 4.Схеми постійно замкнених головних зчеплень:а – однодискове одно потокове; б – дводискове одно потокове; в – двопотокове: 1 – маховик; 2, 17 – ведені диски; 3, 18 – натискні диски; 4 – відтискний важіль; 5 – відводка; 6, 15 – педалі; 7, 16 і 19– вали;8 – вилка: 9, 13 – натискні пружини; 10 – кожух; 11 – палець натискного диска; 12 – проміжний ведучий диск; 14 – болт; 20 – тяга

Комбіноване (дво потокове) постійно замкнене зчеплення (рис. 4, в) складається з двох зчеплень: головного і привода ВВП. Такі зчеплення мають роздільне і суміщене керування. Від однодискового відрізняється наявністю двох додаткових дисків – веденого 17 і ведучого (натискного) 18, які притискаються один до одного пружинами 9. Маточина веденого диска 17 закріплена на шліцах порожнистого вала 16, від якого крутний момент передається ВВП 19. Кожне зчеплення має свій самостійний механізм керування з педалями 6 і 15 та відповідними тягами і важелями. Така конструкція комбінованого зчеплення дає змогу вмикати та вимикати привід ВВП незалежно від положення головного зчеплення (трактори ЛТЗ). Використовують також комбіновані зчеплення із суміщеним приводом від однієї педалі (трактори ЮМЗ). У цьому зчепленні на початку ходу педалі вимикається головне зчеплення, і трактор зупиняється, а при дальшій дії на педаль виключається зчеплення ВВП.