В чем основная особенность? Схема механической коробки передач трактора обычно гораздо сложнее, чем у автомобиля. Обусловлено это нетривиальностью и многообразием задач, которые призвана решать данная сельскохозяйственная техника.
На что обратить внимание? Многие требования к трактору – такие, например, как возможность агрегации с различным оборудованием, имеющим собственный диапазон тяговых сопротивлений – можно удовлетворить лишь при условии обеспечения техники большим количеством передач.
В этой статье:
Общая схема коробки передач трактора
Корпус коробки переключения передач – это основная деталь агрегата, представляющая собой чугунную отливку, в некоторых моделях составляющую одно целое с задним мостом трактора. В картере расположены остальные элементы. Для лучшего представления об устройстве механизма и назначении деталей рассмотрим упрощенную принципиальную схему коробки передач трактора, состоящей из корпуса с крышкой и двух основных валов на подшипниковых опорах с шестернями.
Верхняя ось соединяется с мотором через маховик и носит название – ведущий вал. На нем расположены подвижные зубчатые колеса, движение которых обеспечивается шлицевым соединением.
Вторичный (или ведомый) вал осуществляет передачу крутящего момента от мотора на задний мост. На нем расположена система закрепленных шестерен, которые могут входить в зацепление с зубчатыми колесами ведущего вала, при этом число зубьев подобрано таким образом, чтобы обеспечивалась передача необходимого крутящего момента.
Усилие передается от ведомого вала коробки передач на задний мост посредством конической шестеренной пары.
Алгоритм работы КПП
Механизм простейшей двухвальной коробки включает в себя следующие детали: картер (корпус), ведущий и ведомый валы, рычаг, передвижные стержни, вилки, кулисы, фиксаторы.
Алгоритм работы КПП
1 — рычаг выбора передач коробки; 2 —вилка сдвоенной шестеренки; 3 — фиксатор; 4 — подвижнаяось двойной шестерни; 5 — подвижная ось одинарной шестеренки; 6 и 7 — сдвоенные зубчатые колеса; 8 — коническое зубчатое колесовторичного вала; 9, 10 и 11 — шестерни вторичного вала; 12 — сдвоенное зубчатоеколесовключения заднего хода; 13 — вторичный вал; 14 — валик зубчатого колеса заднего хода; 15 — одинарная шестеренка; 16 — первичный вал; 17 — картер; 18 —вилка одинарной шестеренки; 19 — крышка картера; 20 — кулиса; 21 —опора рычага выбора передач.
Рычаг переключения передач расположен на шаровой опоре в крышке картера и имеет две степени свободы.
Нижней оконечностью рычаг зацепляется с головкой вилок, расположенных на передвижных стержнях, которые закреплены в проточенных отверстиях приливов картера.
Вилки, зафиксированные на стержнях, соединяются с передвижными каретками и не создают препятствия их свободному вращению. У гусеничного трактора передачу включают, если он неподвижен.
Алгоритм работы КПП
Если переместить рукоять рычага из нейтрального положения в плоскости, то нижняя часть переместится из головки одной вилки в другую. Подобные манипуляции приводят к осуществлению зацепления зубьев шестеренных пар, расположенных на ведущем и вторичном валах.
Если обеспечить соединение зубьев малой ведущей шестерни каретки и большой ведомой, то включится первая передача. Таким же образом попарное сцепление разных по диаметру зубчатых колес приводит к выбору второй или третьей.
Чтобы начать движение задним ходом необходимо переместить рычаг переключения в соответствующее положение, при этом двойное зубчатое колесо помещается между шестернями ведущего и ведомого валов и обеспечивает передачу вращения ведомому валу в противоположную сторону.
Механизм сконструирован таким образом, чтобы исключить одновременное включение двух и более передач, могущего привести к выходу из строя шестерен. Это достигается расположением нижнего конца рычага в вырезе кулисы, которая обеспечивает вход в паз головки только одного из стержней.
Стержни и зубчатые колеса, находящиеся в нейтральном положении или в положении после включения какой-либо из передач, стопорятся специальными фиксаторами, подпружиненные штифты которых, помещаются в соответствующих гнездах крышки и входят в выемки на стержнях.
Включение передачи возможно только при снятии крутящего момента от мотора. Это обеспечивается специальным агрегатом – сцеплением. Если при включении передачи ведущий вал КПП вращается (ведомый неподвижен), то зацепление шестерен будет сопровождаться сильным ударом и приведет к неминуемой поломке механизма.
Для того чтобы блокировать включение передачи при не разъединенных муфтой нажимного и ведомого дисков сцепления, в КПП предусмотрено специальное устройство, состоящее из валика, соединенного системой рычагов с педалью сцепления.
В пазы блокиратора входят штифты фиксаторов. Когда происходит включение нажимной муфты сцепления валик принимает положение, при котором паз находится с другой стороны от штифтов. В это же время фиксаторы входят в специальные гнезда на стержнях и, упираясь штифтами в валик, препятствуют передвижению стержней, тем самым блокируют включение передачи.
Для переключения передачи водитель нажимает педаль сцепления. При этом паз блокирующего валика располагается напротив штифтов фиксаторов, которые получают возможность перемещаться в верхнем направлении, покидая гнезда стержней.
Особенности коробки передач трактора
Коробка переключения передач предназначена для регулирования крутящего момента, передаваемого от ДВС к колесам транспортного средства при выборе режима движения, обеспечения заднего хода и длительного разъединения трансмиссии и мотора при простоях.
Нагрузка на ДВС может изменяться в достаточно широком диапазоне в зависимости от условий эксплуатации трактора (сопротивление грунта при перемещении его ножом или ковшом), скорости движения и некоторых других параметров. Так как все характеристики при работе изменяются весьма динамично, для выбора оптимального режима необходимо периодически изменять величину отбора мощности мотора для передачи на трансмиссию.
Коробка передач помогает выбирать максимально выгодный режим движения при возникновении значительного сопротивления, или наоборот, при его отсутствии. Обратимся к простому примеру. Элементарная коробка передач представляет собой кинематическую систему, состоящую из двух параллельных валов, с расположенными на них зубчатыми колесами.
Особенности коробки передач трактора
Принципиальная схема переключения передач:а — нейтральное положение; б — вторая передача; в — первая передача; г — задний ход; 1, 2 и 3 — подвижные зубчатые колеса (каретки); 4 — промежуточная шестерня заднего хода; 5, 6 и 7 — стационарные шестерни; 8 — ведомый вал; 9 —первичный вал
Ведущий вал 9 воспринимает крутящий момент от мотора через диски сцепления и передает его через зацепленные шестерни одной из передач на вторичную ось 8 и, через задний мост, на ведущие колеса. Зубчатые колеса на одном из валов закреплены неподвижно, а на другом могут двигаться вдоль оси. Подвижные шестерни называют каретками.
Если зубчатые колеса ведущего и ведомого валов коробки передач трактора не находятся в зацеплении, то машина не движется (см. схему переключения, рис. а). Это означает нейтральное положение. Когда же осуществляется соединение зубчатого колеса 2 с шестерней 6, то будет обеспечено движение трактора со скоростью, зависящей от передаточного числа.
Рассмотрим случай, при котором трактор при движении испытывает значительное сопротивление (подъем в гору, произведен упор ножа в грунт и пр.). Как только эта величина сравнится с номинальной мощностью мотора, будет достигнут наиболее оптимальный режим работы. При дальнейшем повышении сопротивления нагрузка на двигатель усилится, и получаемого отбора мощности будет не хватать. В результате чего мотор начнет сбоить и может совсем заглохнуть.
В этой ситуации поможет своевременный переход на более низкую передачу. Например, со второй на первую. Чтобы это сделать, надо произвести перевод рычага переключения в соответствующее положение, в результате чего шестерня 2 разъединится с зубчатым колесом 6. А зубья шестерен 1 и 7, наоборот, войдут в зацепление. Так как передаточное число увеличилось, двигатель передает на колеса трактора больший крутящий момент, но при этом, соответственно падает скорость движения.
Теперь есть запас мощности двигателя. Опять при выравнивании величин нагрузки на трактор (сопротивлении среды) и отбираемой на первой передаче мощности двигателя достигается самый выгодный режим работы. А если движению уже ничего не препятствует, то при маленькой скорости мотор будет вырабатывать избыточную мощность, и водителю необходимо будет переходить на более высокие ступени.
Совершенно понятно, что двумя передачами на практике нельзя покрыть весь диапазон режимов движения. Поэтому все современные тракторы снабжены коробкой передач, схема переключения которых позволяет сделать выбор из не менее чем четырех различных режимов, не считая заднего хода.
Очень часто на тракторах установлены 6- и даже 9-ступенчатые КПП.
Классификация КПП на тракторах
КПП различают по следующим параметрам:
- по числу передач;
- по количеству подвижных шестерен;
- по числу валов;
- по расположению осей (могут быть продольные и поперечные валы);
- по виду зацепления зубьев шестерен (скользящий и постоянный тип);
- по способу передачи крутящего момента (механический и гидравлический привод).
Существует классификация режимов работы тракторов: основные, транспортные и замедленные.
Основной используется при совместной работе с другими с/х машинами. Скорость передвижения на этих передачах обычно составляет от 5 до 14 км/ч.
Классификация КПП на тракторах
Транспортный режим предпочтительнее выбирать при осуществлении грузоперевозок в составе тракторного поезда. Скорость, достигаемая трактором на этих передачах, находится в диапазоне: 15…30 км/ч- у колесных, у гусеничных — около 15 км/ч.
Третий режим (замедленный) предназначен для выполнения специальных задач при сопровождении техники, требующей высокой точности применения навесного оборудования при незначительной скорости. Часто это: уборка картофеля, рассадопосадочные и другие типы работ. Скорость обычно не превышает 0,6… 1,4 км/ч.
Способы увеличения срока службы механизма
Чаще всего трактора оборудуются механическими коробками переключения передач. Для изменения режима движения используется мускульное усилие водителя. Конструкторы техники, эксплуатируемой в самых неблагоприятных условиях, сознательно делают выбор в пользу применения именно механической КПП по той простой причине, что агрегаты этого типа отличаются повышенной надежностью и отличной ремонтопригодностью. Это весьма актуально для использования тракторов вдали от сервисных центров, когда небольшие поломки можно устранить в полевых условиях.
Так как все основные детали агрегата (зубчатые колеса, подшипники, валы) при эксплуатации испытывают высокие нагрузки, к материалам и технологии изготовления комплектующих предъявляются повышенные требования. Кроме того, для обеспечения снижения износа картер КПП заправляется особым типом смазки – трансмиссионным маслом.
При этом все уплотнения должны быть надежными. Первоначально разработчики предусматривали смазку трущихся частей методом разбрызгивания. Однако, по мере усовершенствования механизмов и появления материалов с новыми свойствами, были спроектированы системы принудительной смазки, приводимые в действие шестерёнными насосами. Для снижения общего веса и соблюдения необходимого запаса прочности картер отливается из чугуна со специальными ребрами жесткости. Часто коробку совмещают с корпусом заднего моста.
Для изготовления валов и шестерен применяется углеродистые конструкционные стали марок 40, 45 и т.п. Посадочные места подвергают закалке. Вал при работе испытывает значительные нагрузки на изгиб и кручение, поэтому одним из основных эксплуатационных требований является жесткость и прочность, но в то же время должна быть определенная эластичность и упругость.
Посадка зубчатых колес на валы осуществляется через шлицевое соединение прямоугольного сечения. В КПП автомобилей наиболее распространен косозубый тип передачи, который обеспечивает большую несущую способность и снижает шумность при работе агрегата, но возникающая осевая сила способствует снижению срока службы подшипников. Этого недостатка лишена шевронная передача, но в автомобилестроении она не получила широкого распространения из-за дороговизны и сложности изготовления. В коробках передач тракторов все шестерни прямозубые.
Способы увеличения срока службы механизма
Так как при применении косозубой передачи возникают значительные осевые нагрузки, то для опоры валов применяются шариковые упорные подшипники. Они напрессовываются на хвостовики валов и не требуют какой-либо регулировки. Иногда в некоторых конструкциях используются двурядные роликовые подшипники или комбинация из шарикового и роликового (например, в коробке передач трактора Т-130).
На заднем хвостовике ведомого вала монтируется конический роликовый упорный подшипник, так как именно в этом месте величина осевой силы наибольшая. Для того, чтобы предотвратить преждевременный износ картера в расточках приливов для внешних колец подшипников, запрессовывают съемные втулки.
Настало время подвести итоги всему вышеизложенному. Коробка переключения передач является важным агрегатом в трансмиссии транспортного средства и служит для передачи крутящего момента от мотора к ведущим мостам при возможности выбора разных режимов работы. Также механизм позволяет осуществлять включение заднего хода, либо вообще разъединить двигатель и колеса трактора. Включение того или иного режима эксплуатации осуществляется через шестеренные пары, имеющие разные передаточные отношения.
