содержание   ..  10  11  12  13  14  15  ..

6.4.

Планетарные коробки передач тракторов

Планетарной передачей называется шестеренный механизм, в котором хотя бы одна из шестерен (сателлит) имееет ось, вращаю-щуюся вокруг центральной оси. Образующим элементом такой пере-

дачи является планетарный ряд, состоящий из двух соосных цен-тральных шестерен разных диаметров, сателлитов, находящихся в постоянном зацеплении с ними и водила -держателя осей сателли-тов, вращающегося соосно с центральной осью. В зависимости от ви-да центральных шестерен, планетарный ряд бывает с внутренним, внешним или смешанным их зацеплением. Центральную шестерню с внешним зацеплением обычно называют солнечной, а с внутренним -эпициклом.

Наиболее часто применяют смешанное зацепление, позволяю-щее при ограниченных геометрических размерах планетарного ряда получать большие передаточные числа.

Для того чтобы планетарный ряд мог передавать крутящий мо-мент, трансформируя его, необходимо: затормозить один из трех его основных элементов -одну из шестерен (кроме сателлитов) или во-дило; к одному из оставшихся подвести энергию, а от последнего от-водить ее. При этом в зависимости от компоновки ряда будем иметь ускоряющую или понижающую передачу и разные направления вра-щения выходного вала. Если же мы заблокируем между собой два любых элемента ряда, то он будет работать как редуктор с передаточ-ным числом, равным единице.

Выбирая необходимые сочетания рядов, создают сложные схе-мы планетарных коробок передач (ПКП) с необходимым числом пе-редач.

Управляются ПКП остановочными ленточными или многодис-ковыми фрикционными тормозами и блокировочными многодис-ковыми муфтами, как правило, c гидравлическим поджатием. Пере-ключение передач в большинстве случаев производится без остановки трактора, что в ряде случаев, как указывалось, исключает необходи-мость применения в нем сцепления. Подобная система управления ПКП позволяет ее относительно легко автоматизировать. Однако для получения определенной передачи этот механизм должен обладать только одной степенью свободы. Все остальные должны быть сняты путем наложения определенных связей, включением необходимых тормозов и блокировочных муфт.

Число степеней свободы любой ПКП равняется числу необхо-димых связей, которые должны быть наложены для включения вы-бранной передачи, плюс единица. Вследствие этого одним из класси-фикационных признаков ПКП является число степеней свободы, оп-ределяющее число необходимых ограничений для ее нормальной ра-боты. Если для включения какой-либо передачи необходимо воздей-ствовать на один элемент управления (включить один тормоз или

один фрикцион), то такая ПКП имеет две степени свободы. Для ПКП с тремя степенями свободы для включения передачи необходимо од-новременно воздействовать на два элемента управления (два тормоза, два фрикциона или на тормоз и фрикцион).

Основные сведения о работе планетарного ряда. Для знаком-ства с основными свойствами наиболее распространенного планетар-ного ряда со смешанным зацеплением шестерен, рассмотрим его ки-нематическую схему, план скоростей при заторможенном эпицикле и схему сил (рис. 6.6).

Обозначим буквенными индексами названия элементов ряда, а цифровыми их назначение: а -солнечная шестерня; в -водило; с -эпицикл; 1, 2 и 3 -соответственно ведущий, ведомый и тормозной элементы. Буквенные или цифровые обозначения при параметрах ря-да, показывают, к какому элементу они относятся.

На рис. 6.6,а солнечная шестерня а1 -ведущая, водило в2 -ведо-мый элемент, а эпицикл с3 -тормозной элемент. Кинематическая связь между элементами планетарного ряда лучше всего определяется графическим способом. Он наглядно показывает план окружных ско-ростей элементов ряда и дает приблизительные результаты при опре-делении передаточных чисел системы. Для этого необходимо в про-извольном масштабе вычертить схему ряда (рис. 6.6,а), а несколько сбоку ее, на горизонтали наметить центр ее оси -точка О (рис. 6.6,б) и восстановить из нее перпендикуляр, спроецировав на него полюса зацепления зубьев шестерен ра и рс , и центра оси сателлита -рв. То-гда расстояния Rа, Rс, Rв и rв -радиусы соответственно начальной окружности солнечной шестерни и эпицикла, окружности вращения оси сателлита вокруг центральной оси и его начальной окружности.

Рис. 6.6. Планетарный ряд со смешанным зацеплением шестерен: а -кинематическая схема; б -план скоростей; в -схема сил, действующих на элементы ряда

Так как частота вращения n1 ведущего вала обычно известна, то можно определить и окружную скорость Vа, вектор которой откла-дываем из полюса ра. Такую же скорость имеет и сателлит в полюсе ра. Соединив прямой центр О с концом вектора Vа получаем луч V1, являющийся планом абсолютных скоростей точек солнечной шес-терни. Согласно схеме эпицикл с3 заторможен, тогда окружная ско-рость сателлита в полюсе рс равна нулю При заторможенной эпицик-лической шестерне С3 луч V1 – план абсолютных скоростей точек солнечной шестерни; луч V2 – план скоростей водила; луч V3 – план скоростей сателлита при его вращении вокруг полюса pc. Проведя из полюса рс прямую через конец вектора Vаполучаем луч V3 -план аб-солютных скоростей точек сателлита и вектор Vв абсолютной скоро-сти оси сателлита, закрепленной на водиле. Соединив центр О с кон-цом вектора Vвполучаем план скоростей водила -луч V2 (при враще-нии его вокруг центральной оси).

Из плана скоростей видно, что при повороте солнечной шестер-ни на угол 1, водило повернется только на угол 2 < 1. Отсюда сле-дует, что отрезки hh' и hh", отсекаемые на произвольной горизонталь-ной прямой лучами V1 и V2, пропорциональны частотам вращения водила и солнечной шестерни. Тогда передаточное число данного планетарного ряда представится как u = n1/n2 = hh"/hh' > 1.

Следовательно, данная схема планетарного ряда представляет собой понижающий редуктор.

Сателлит планетарного ряда участвует одновременно в двух движениях: относительном (вокруг оси водила) и переносном (совме-стно с водилом вокруг центральной оси). Абсолютная скорость его вращения известна, так как она равна окружной скорости солнечной

шестерни в полюсе ра, а его относительная скорость Vво пропорцио-нальна отрезку h'h". Разделив Vво сателлита на его радиус rв, можно найти угловую скорость во и частоту вращения nво, которая лимити-рует работоспособность подшипников качения сателлитов. Частота вращения сателлита nво не должна превышать при работе на режиме холостого хода 10000 мин-1, а под нагрузкой -6000 мин-1. При боль-ших значениях nво происходит разрушение сепаратора подшипника.

Силы и моменты, действующие на элементы планетарного ряда при установившемся движении, определяются исходя из условия рав-новесия сателлита (рис. 6.6,в):

Тогда

Рс + Ра = Рв и Ра rв = Рс rв .

Рв = 2 Ра = 2 Рс .

Если крутящий момент М1 -известен, то момент на водиле М2

определяется как

М2 = М1 u,

где u -передаточное число ряда.

Определение передаточного числа планетарного ряда сложнее, чем для обычной шестеренной передачи с неподвижными осями ва-лов. Это связано с тем, что оно зависит от режима работы элементов планетарного ряда. Но неизменным компонентом любой формулы для его определения является постоянная величина характеристики пла-нетарного ряда

К = Zc / Zа ,

где Zc и Zа -число зубьев соответственно эпицикла и солнечной шес-терни.

Для рассматриваемого примера

u = 1 + К.

Для работы планетарного ряда, как редуктора с передаточным числом u = 1 необходимо заблокировать любые два его звена посред-ством блокировочного фрикциона. При этом необходимо учитывать, какую пару звеньев блокировать, чтобы его момент трения был наи-меньшим. Для рассматриваемого ряда при прямом блокировании сол-нечной шестерни а1 с водилом в2 моменты на входном и выходном валах одинаковы. Тогда момент трения блокировочного фрикциона

Мф = М1= М2.

Две другие схемы блокирования ряда представлены на рис. 6.7. При блокировке солнечной шестерни с эпициклом (рис. 6.7,а) фрик-ционом Ф его момент трения

Мф = М1 К /(К +1).

Здесь момент передаваемый через блокировочный фрикцион Мф

меньше ведущего момента М1.

Если блокировать эпицикл и водило (рис. 6.7,б), то

Мф = М1 К.

В данном случае момент Мф, передаваемый через блокировоч-ный фрикцион, больше ведущего момента М1 и размеры его будут больше, чем в предыдущем примере.

При определении КПД планетарной передачи необходимо отметить, что передача в нем мощности осуществляется двумя потоками: при переносном движении (вращение всей системы с водилом) и относи-тельном (вращение отдельных звеньев механизма внутри системы от-носительно водила). В первом случае потери происходят только в подшипниках центральной оси, которыми можно пренебречь, а во

втором -при вращении шестерен и в полюсах зацепления, которые значительно выше потерь в подшипниках. Поэтому при создании ПКП стремятся, чтобы больший поток энергии передавался при пере-носном движении и меньший -при относительном. В этом случае КПД передачи значительно больше.

Рис. 6.7. Схемы блокирования планетарного ряда со смешанным зацеплением шестерен

Принципиальные схемы ПКП с двумя и с тремя степенями свободы. На рис. 6.8,а представлена схема ПКП с двумя степенями свободы. Для включения передачи необходимо воздействовать на один элемент управления (включить один тормоз Т или один фрикци-он Ф). Для включения первой или второй передачи переднего хода необходимо соответственно включить тормоз Т1 или Т2. Третья (пря-мая) передача включается блокировочным фрикционом Ф3, который блокирует все звенья ПКП (звенья ПКП вращаются как одно целое). Первая и вторая передачи заднего хода получаются соответственно включением тормоза Т-1 и Т-2. В данной схеме для получения пяти пе-редач (трех переднего хода и двух заднего) используются четыре пла-нетарных ряда и пять элементов управления (четыре тормоза и один фрикцион).

Рассмотрим схему ПКП с тремя степенями свободы (рис. 6.8,б). Такая схема содержит два планетарных ряда и четыре элемента управления (два тормоза Т1 и Т2 и два фрикциона Ф1 и Ф2) и обеспе-чивает получение трех передач переднего хода и одной заднего. Для включения какой -либо передачи необходимо воздействовать сразу на два элемента управления (табл. 6.1), указанные знаком “+”.

а)

б)

Рис. 6.8. Схемы планетарных КП:

а – с двумя степенями свободы; б -с тремя степенями свободы

1. Включение элементов управления в ПКП

   Передача	Включаемые элементы
   	Т1	Т2	Ф1	Ф2
   I	-	-	+	+
   II	-	+	-	+
   III	+	-	-	+
   ЗХ	+	-	+	-

   
    

   Вариант кинематической схемы составной ПКП, имеющей де-сять передач переднего хода и две заднего, показан на рис. 6.9. Схема включает четыре планетарных ряда со смешанным зацеплением шес-терен. Планетарный ряд I с тормозом Т1 и блокировочным фрикцио-ном Ф1 представляет собой входной двухскоростной редуктор с пря-мой передачей (ПКП с двумя степенями свободы). Планетарные ряды II, III и IV составляют ПКП с тремя степенями свободы, обеспечи-

   вающую получение пяти передач переднего хода и одной заднего. Включение любой передачи осуществляется одновременным включе-нием трех управляющих механизмов -тормозов Т и фрикционов Ф. В табл. 6.2 включаемые элементы управления указаны знаком “+”.

   
    

   
    

   

   
    

   Рис. 6.9. Схема составной планетарной КП

   
    

2. Включение элементов управления в составной планетарной КП

Встречаются конструкции ПКП, в которых число полых соос-ных валов, соединяющих последовательно расположенные ряды, мо-жет быть и большим. Такую компоновку соосных полых валов обыч-но называют "слоистостью" валов и предпочтение отдают схемам с меньшей "слоистостью".

ПКП по сравнению с КП с неподвижными осями валов отлича-ются более высоким КПД, благодаря передачи части энергии в пере-носном движении без потерь в зацеплении шестерен; подшипники

центральных звеньев разгружены от радиальных сил; меньшими габа-ритными размерами и массой; меньшей нагруженностью деталей пла-нетарной КП, что повышает ее долговечность и снижает требования к качеству применяемых материалов.

Недостатками ПКП являются: повышенная требовательность к точности изготовления и сборки ее деталей и большее их число; большая конструктивная сложность; трудность обеспечения работы в условиях низких температур; склонность к возбуждению крутильных колебаний из-за больших вращающихся масс.

1. Механизмы управления коробками передач

   Механизмы управления КП служат для включения передачи, ее переключения в зависимости от меняющихся условий работы тракто-ра и ее выключения -перевода в режим нейтральной передачи. Их конструкция зависит от метода переключения передач -с остановкой трактора (с разрывом потока мощности) или без его остановки (без разрыва или с кратковременным разрывом потока мощности).

   В первом случае механизм управления КП служит:

   для установки шестерен -кареток или жестких блокировочных муфт (при наличии шестерен постоянного зацепления) в рабочее или нейтральное положение;

   их фиксации от осевых перемещений;

   предотвращения их самопроизвольного включения или выклю-чения;

   предотвращения одновременного включения двух передач.

   В последнем случае в кинематической цепи КП получается внутренний замкнутый контур, при попытке вращения которого про-изойдет резкое возрастание напряжений на зубьях шестерен, в блоки-ровочных муфтах и валах, приводящие их к поломке. Механизм управления представляет собой механическую рычажно-тяговую сис-тему, управляемую мускульной силой тракториста.

   Во втором случае в КП установлены только шестерни постоян-ного зацепления, а их блокировка может осуществляться тремя спо-собами: с использованием синхронизаторов или фрикционных много-дисковых муфт с гидроподжатием (для КП с неподвижными осями валов) или аналогичных фрикционных муфт и тормозов (для ПКП). В двух последних случаях гидравлическое управление КП состоит в по-даче масла под давлением в бустер необходимой муфты или тормоза

   и его отводе из них при их разблокировании, а также в предотвраще-нии самопроизвольного их включения и выключения.

   Механизмы управления ступенчатыми коробками передач. Принципиальные схемы механизмов управления КП рычажно-тяговой системы и отдельных ее элементов показаны на рис. 6.10. Осевое передвижение шестерен-кареток 16 или жестких блокировоч-ных муфт и муфт синхронизаторов производится управляющими

   
    

   

   
    

   Рис. 6.10. Принципиальные схемы механизмов управления КП

   вилками 15, которые вводятся в кинематическую связь с рычагом 18 управления КП. Концы вилки 15, как правило, входят в кольцевую проточку М на наружной поверхности каретки 16 (или блокировоч-ной муфты), не мешая ее вращению, но ограничивая ее осевое пере-мещение по валу, фиксируя тем самым включенное или нейтральное ее положение. Вилки 15 в большинстве случаев жестко связаны с ци-линдрическими 14 или прямоугольными 28 (рис. 6.10,г) ползунами. На ползунах имеются специальные прямоугольные пазы Н, в которые вводится конец короткого плеча управляющего рычага 18. Внешний, более длинный и удобно расположенный к трактористу конец рычага обычно имеет пластмассовую головку 6 для удобства управления.

   Встречаются конструкции (рис. 6.10,в), когда каретка находится в глубине КП и прямую ее связь с ползуном осуществить сложно. То-гда применяют промежуточный двухплечий рычаг 22. В этом случае обычно на головке вилки 23 делают фрезерованный боковой паз Р, посредством которого рычаг 22 перемещает ее по неподвижной на-правляющей оси 24. Необходимо отметить, что подобное перемеще-ние головки вилки по направляющей оси иногда применяется для не-посредственного ее соединения с рычагом управления КП или с про-межуточным прямоугольным ползуном.

   Жесткое соединение управляющей вилки 15 с цилиндрическим ползуном (рис. 6.10,е) осуществляется чаще всего посредством фик-сирующего болта 29 или стяжного фиксирующего болта 30. Болты обычно стопорятся проволокой 31. Управляющие вилки с прямо-угольными ползунами обычно соединяются стыковой электросвар-кой.

   Число внешних рычагов управления КП зависит от ее кинема-тической схемы, но обычно не превышает двух. В продольно распо-ложенных двух-и трехвальных КП применяют только один рычаг, а в поперечно расположенных трехвальных КП с реверсированием пере-дач, в составных и специальных -два рычага (один для переключения передач в диапазоне, а другой для установления диапазона передач в редукторе).

   Наиболее распространен рычаг управления с шаровым шарниром (рис. 6.10,а), образованном шаровым утолщением 3 рычага 18 и сфе-рическим гнездом 7 поддерживающей колонки. Штифт 8, входящий из колонки в вертикальный паз утолщения 3, предотвращает осевое вращение рычага 18, но позволяет устойчивое его продольное и попе-речное качание для управления ползунами. Сферический колпак 4 и пружина 5 обеспечивают плотную защиту шарового шарнира от пыли и грязи. Иногда сверху колпака устанавливают защитный гофриро-

   ванный резиновый чехол для лучшей защиты внутренней полости КП от проникновения внутрь абразива и влаги.

   При нейтральной передаче пазы Н ползунов 14 и 28 располага-ются в одной поперечной плоскости, чтобы нижний конец рычага 18 мог свободно перемещаться из одного паза в другой при его попереч-ном качении. Поэтому, прежде чем заводить двигатель трактора не-обходимо убедиться в том, что рычаг 18 управления имеет возмож-ность свободного поперечного качания, что свидетельствует о ней-тральной передаче. Для включения передачи необходимо боковым перемещением рычага 18 ввести его нижний конец в зацепление с не-обходимым ползуном. Затем, двигая рычаг 18 вперед или назад, пере-местить его с вилкой 15 до полного зацепления включаемой пары шестерен на полную ширину зубчатого венца или блокировочной муфты.

   Чтобы исключить одновременное перемещение двух соседних ползунов перемещение рычага 18 часто происходит по направляю-щим прорезям О пластинчатых кулис 17 в пределах, необходимых для включения каждой передачи. Обычно кулиса 17 устанавливается под шаровой опорой, но встречается ее установка и сверху последней. Широко в качестве кулисы применяют и неподвижные разделитель-ные планки 27 (рис. 6.10,г) с прямоугольным боковым пазом Т, уста-новленные между прямоугольными ползунами 28 вилок включения. При "нейтральной передаче" пазы Н и Т соответственно ползунов 28 и планок 27 совпадают и нижний конец рычага 18 имеет возможность свободного поперечного качания до упоров в боковые ограничитель-ные планки 26, не имеющие пазов.

   При включении передачи нижний конец рычага 18 вместе с па-зом ползуна смещается относительно пазов Т на разделительных планках, как показано на схеме, что исключает одновременность пе-ремещения двух ползунов. Иногда для этой цели применяют блоки-рующие замки (рис. 6.10,д), состоящие из двух шариков 25, располо-женных с небольшим зазором в боковых соосных отверстиях между каждой парой цилиндрических ползунов 14. При нейтральной пере-даче они находятся против полукруглых проточек С ползунов 14. При включении какой -либо передачи передвигающийся ползун сдвигает шарики 25, зажимая последними кольцевые проточки С смежных ползунов, блокируя возможность их перемещения, как показано на схеме.

   Для закрепления кареток 16 (или соответствующих блокировоч-ных муфт) в рабочих положениях, а также для предотвращения их са-мопроизвольного выключения при работе трактора их ползуны 14 и

   28 удерживаются пружинными фиксаторами. Для этого фиксаторы чаще всего выполняются в виде ступенчатого стержня 11 (рис. 6.10,а) с нижней конусной головкой 13, которая под действием пружины 12, постоянно прижата к ползуну. Иногда фиксатором служит шарик 20 (рис. 6.10,в), поджимаемый пружиной 21.

   Когда при осевом перемещении ползуна конусная головка 13 фиксатора (или шарик 20) под действием пружины полностью войдет в соответствующую выточку Л ползуна, этим зафиксируется опреде-ленное положение каретки 16 (или соответствующей блокировочной муфты) включенной или нейтральной передачи. Поэтому число выто-чек Л равно двум или трем, причем одна средняя -для образования нейтральной передачи. Расстояние между выточками Л равны или кратны необходимым ходам кареток (муфт) в зависимости от их ки-нематической связи с ползунами.

   Для включения или переключения передач тракторист должен приложить усилие к рычагу 18 и сдвинуть ползун 14 или 28, выжимая при этом фиксатор из выточки Л, и перемещать рычаг до тех пор, по-ка фиксатор вновь не опустится в смежную выточку, что будет соот-ветствовать включенной или выключенной передаче. При этом обычно слышен щелчок фиксатора.

   Однако наличие только пружинных фиксаторов не является еще полной гарантией предотвращения самопроизвольного выключения передачи, особенно при передаче повышенных моментов. С течением времени усилие пружин ослабевает, а в связи с неравномерностью из-носа зубьев шестерен возможно возникновение осевого усилия на вилках 15, которое далее передается на ползуны 14 и 28, стремясь сдвинуть последние, отжимая пружинный фиксатор. Кроме того, пружинный фиксатор не может предотвратить выкрашивание зубьев шестерен при попытках переключения передач с неполностью вы-ключенным сцеплением. Вследствие этого в ряде механизмов управ-ления КП применяются блокировочные устройства, связанные с управлением сцепления.

   Наиболее часто этот механизм (рис. 6.10,а) состоит из блокиро-вочного валика 10, располагаемого над концами стержней 11 фикса-торов, управляемого системой рычагов 9 и тяг 2 от педали 1 сцепле-ния. На валике 10 имеется продольный паз К или местные сверления, лежащие в поперечных плоскостях, проходящих через ось фиксато-ров. При включенном сцеплении, как показано на схеме, концы стержней 11 упираются в цилиндрическую поверхность валика 10, что исключает возможность их подъема, а следовательно, и переклю-чения передач.

   При полностью выключенном сцеплении валик 10 повернут в положение, когда продольная плоскость паза К совпадает с продоль-ной плоскостью осей фиксаторов и последние могут подниматься при переключении передач. Иногда (рис. 6.10,б) блокировочный валик 19 имеет не вращательное движение, а осевое. В этом случае ползуны 14 блокируются непосредственно цилиндрической частью валика 19, как показано на схеме. При выключении сцепления последний сме-стится в положение, когда его фрезерованные участки П не будут препятствовать перемещению ползунов 14, то есть переключению пе-редач.

   Гидравлические механизмы переключения передач без ос-тановки трактора. При переключении передач без остановки трак-тора, как указывалось выше, чаще всего применяют многодисковые фрикционные муфты с гидроподжатием. На рис. 6.11,а показана наи-более распространенной двухбарабанная фрикционная муфта с гид-роподжатием для управления двумя передачами.

   Две гидроподжимные фрикционные муфты установлены в коль-цевых расточках ведущего барабана 10, закрепленного на шлицах ве-дущего вала А. С двух сторон каждого барабана расточены соосные кольцевые полости -цилиндры и направляющие ступицы, на которых установлены поршни -нажимные диски 8. Сопряжение поршень -цилиндр уплотнено внутренним резиновым кольцом 15 и наружным разрезным обычно чугунным кольцом 9. В торцах барабана 10 проре-зан ряд продольных пазов (обычно восемь), в которые входят наруж-ные шлицы ведущих стальных дисков 12. Такие же шлицы выполне-ны на внешней кромке поршня 8, предотвращающие его проворачи-вание в цилиндре.

   В промежутках между ведущими дисками установлены ведомые диски 13 с накладками из порошкового фрикционного материала и внутренними шлицами. Диски 13 устанавливаются на шлицах ступиц соответствующих шестерен 4 и 17 постоянного зацепления, свободно вращающихся на двух шарикоподшипниках 2. Последние установле-ны на промежуточных шлицевых втулках 1 вала А, разделены дистан-ционным кольцом 18 и фиксированы относительно шестерен стопор-ными кольцом 3. Сквозные сверления В между шлицами служат для лучшей смазки поверхностей трения муфт.

   Внутренняя кольцевая полость цилиндра, в которую подается масло для включения передачи, называется бустером Д. Включение муфты происходит под давлением масла, поступающего в бустер из распределительного устройства (на схеме не показано) по продоль-ным Б и радиальным Г сверлениям вала А. Под давлением масла про-

   
    

   

   
    

   

   Рис. 6.11. Фрикционная муфта с гидропод-жатием

   
    

   исходит перемещение (условно пока-занное стрелками) поршеня 8, сжима-ется пакет дисков 12 и 13 и поджима-ется к упорному диску 6. Последний фиксирован стопорным кольцом 14, установленном в кольцевой проточке

   барабана 10. При этом происходит сжатие возвратных пружин 7, ус-тановленных в сверлениях ступицы поршня 8 и поджимаемых к опорному диску 5, фиксированному стопорным кольцом 16.

   Для более быстрого удаления масла из бустера при выключении передачи в поршне 8 установлен сливной клапан 11 (иногда его назы-вают клапаном сброса давления). Наибольшее распространение име-ет шариковый клапан, схема работы которого показана на рис. 6.11,б. Пока давление масла Рд в бустере, действующее и на шарик 19, не да-ет центробежной силе Рц открыть отверстие клапана, то он находится в положении I, препятствуя вытеканию масла из бустера. Шарик 19 установлен в защитной обойме 20, запрессованной в днище поршня 8. При выключении передачи давление масла в бустере снижается и то-гда под действием центробежной силы Рцшарик займет положение II, открывая отверстие для быстрого вытекания масла. Масло под дейст-вием центробежной силы выбрызгивается внутрь полости муфты, смазывая ее поверхности трения.

   Для улучшения размыкание дисков фрикционной муфты при ее выключении иногда ее металлические диски без фрикционных по-крытий или накладок делают cлегка вогнутыми. В других случаях (рис. 6.11,в) на шлицевых выступах 23 этих дисков 12 посредством заклепок 21 устанавливают специальные разжимные пластинчатые пружины -лапки 22.

   Гидравлическая система КП кроме подачи масла в определен-ном порядке к бустерам фрикционных муфт предназначена также для смазки ее деталей, фильтрации и охлаждения масла. Основными агре-гатами гидравлической системы управления КП являются: насос, фильтр, редукционный клапан, регулирующий давление в системе, маслораспределитель для подачи масла к бустерам и другие устройст-ва, способствующие переключению передач без остановки движения трактора. Процесс совершенствования методов переключения передач способствует сокращению или полному устранению разрыва потока мощности в момент переключения передач, повышению плавности нарастания давления масла в бустере, снижению максимального зна-чения момента трения включаемой муфты и т.п.

   На рис. 6.12 представлена принципиальная схема гидравличе-ского переключения передач в КП без разрыва потока мощности, раз-работанная НАТИ. Один гидроаккумулятор 4 поочередно подключа-ется к маслопроводу 3 работающей фрикционный муфты М1, М2, М3 и М4. Помимо него в схеме имеются три перекидных клапана: 5 -под-ключения гидроаккумулятора и два клапана 6 -подключения блоков фрикционных муфт. Давление масла в системе поддерживается ре-дукционным клапаном 11.

   На схеме условно показана работа трактора на первой передаче. Масло из бака 8 гидросистемы подается гидронасосом 7 в кран управ-

   ления 9, установленный в позиции I подачи масла к бустеру муфты М1. При включенной муфте М1 поток мощности от вала 1 передается к ведущей шестерне 2 постоянного зацепления. По-лость бустера смежной муфты М2, как и остальных неработающих муфт М3 и М4 соединена в это время со сливной полостью управляющего крана 9.

   

   Масло подаваемое в бустер муфты М1 одновре-менно воздействует на пе-рекидные клапаны 6 и 5. Клапан 6 запирает подачу масла к бустеру муфты М2, а клапан 5 подключает гидроаккумулятор 4 толь-ко к блоку муфт М1 и М2. Таким образом, в зависи-мости от положения кла-пана 5 гидроаккумулятор обслуживает одновремен-но только один блок муфт

   -М1 и М2 или М3 и М4. В данном случае он обслу-живает только первый блок муфт (М1 и М2).

   Гидроаккумулятор 4

   Рис. 6.12. Схема гидравлического переключения передач в КП

   представляет собой ци-линдр с поршнем, под днище которого установ-

   лены пружины, сжимающиеся под давлением нагнетаемого в него масла, так что при полностью заряженном гидроаккумуляторе давле-ние пружин на поршень равно давлению масла в гидросистеме.

   При переключении передачи, например на вторую, управляемую муфтой М2, управляющий кран 9 поворачивают в положение II. При этом маслопровод 3 из первой муфты М1 будет соединен со сливной полостью крана и масло из ее бустера начнет сливаться через дрос-сельное отверстие крана в сливной маслопровод 10 обратно в бак 8 гидросистемы. Однако подключенный к этой муфте М1 гидроаккуму-лятор задерживает резкое падение давления в ней и не дает ей выклю-читься сразу. При этом какое-то время муфта М1 продолжает работать без пробуксовки, но с меньшим моментом трения.

   В то же время масло от насоса 7 направляется в бустер муфты

   М2 и начинает заполнять его маслом, удаляя воздух через сливной

   клапан. В результате давление масла в бустере муфты М2 резко повы-шается. Таким образом в муфте М1 давление медленно падает, а в муфте М2 резко возрастает и в какой-то момент оно станет больше, чем в муфте М1. Под действием теперь большего давления масла в бустере муфты М2 перекидной клапан 6 передвинется влево (на схе-ме) и отключит гидроаккумулятор 4 от маслопровода к муфте М1. В результате этого давление в муфте М1 резко упадет, а в муфте М2 бу-дет плавно нарастать, что связано с периодом дозарядки гидроакку-мулятора. После чего в муфте М2 произойдет еще один резкий подъем давления до заданного значения.

   При переключении передачи обратно на первую или на любую другую процессы работы системы управления фрикционными муф-тами будут протекать аналогично.

   Синхронизаторы. Синхронизатором называют агрегат меха-низма управления КП, служащий для их бесшумного и безударного включения передач. Их устанавливают обычно в КП с шестернями постоянного зацепления и неподвижными осями валов. В основу дей-ствия синхронизатора положен принцип использования сил трения для выравнивания (синхронизации) угловых скоростей соединяемых деталей, образующих передачу.

   Встречаются КП, в которых каждая из передач переднего хода включается посредством синхронизатора. Однако в большинстве слу-чаев синхронизаторы применяются для включения высших передач, а низшие и передачи заднего хода включаются обычными зубчатыми или кулачковыми муфтами и шестернями – каретками. В составных КП синхронизаторы, как правило, применяются только в основной диапазонной коробке, а в редукторах переключения диапазонов -муфты или каретки.

   Синхронизаторы обычно устанавливают на наиболее часто ис-пользуемые передачи. На тракторах МТЗ -100(102) синхронизаторы установлены в диапазонной КП.

   К синхронизаторам предъявляются следующие требования:

   • высокая эффективность действия, обеспечивающая малое время синхронизации;

   • высокая износостойкость трущихся поверхностей и доста-точная прочность деталей, воспринимающих нагрузки;

   • малые габариты конструкции.

   Синхронизаторы классифицируются: по принципу действия -на простые и инерционные; по конструктивному исполнению -на конус-ные и дисковые; по принципу обслуживания передач -на индивиду-альные и центральные.

   Простые синхронизаторы не препятствуют включению переда-чи до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей КП, что обычно сопровождается появлением ударных нагрузок и шу-ма.

   Инерционные синхронизаторы получили наибольшее распро-странение в КП тракторов и автомобилей, так как имеют устройство блокировки для безударного и бесшумного включения передачи.

   Конусные и дисковые синхронизаторы отличаются друг от друга исполнением фрикционного элемента. В современных КП наиболь-шее распространение получили конусные синхронизаторы.

   Индивидуальный синхронизатор служит для включения только одной передачи, если он одностороннего действия, и двух передач, когда он двухстороннего действия. В современных КП тракторов они получили самое широкое распространение.

   Центральный синхронизатор КП один обслуживает все передачи. Его применяют в КП с разрезными валами, где включение какой -либо передачи сопровождается включением одновременно несколь-ких зубчатых муфт. Такие КП не получили применения на современ-ных тракторах. Центральный синхронизатор более сложен по конст-рукции, дорог и имеет большие габаритные размеры.

   Простые синхронизаторы. Простой синхронизатор состоит из двух основных элементов:

   -выравнивающего -фрикционного устройства, поглощающего энергию касательных сил инерции вращающихся масс;

   -включающего -зубчатой муфты, включающей передачу.

   В простом синхронизаторе в отличие от инерционного нет бло-кирующего элемента. Его устанавливают, как правило, на низших пе-редачах. Применение простого синхронизатора на этих передачах вы-звано тем, что именно на них реализуются большие передаточные числа. При этом приведенные к конусам синхронизатора инерцион-ный и крутящий моменты сцепления (в случае его неполного выклю-чения) достигают относительно больших значений, что существенно удлиняет процесс переключения передач из-за длительного буксова-ния конусов. В этих условиях простой синхронизатор позволяет включить передачу за короткий промежуток времени с неполным вы-равниванием угловых скоростей соединяемых деталей.

   Рассмотрим конструкцию простого синхронизатора (рис. 6.13). Муфта 3 включения установлена на зубчатом венце подвижной сту-пицы 4 синхронизатора и в нейтральном положении относительно не-го удерживается шариковыми фиксаторами. Шарики 2 фиксаторов находятся во внутренней проточке муфты 3 и нагружены пружинами

   9. Внутренняя поверхность ободов зубчатого венца ступицы 4 выпол-нена в виде конусов. Конусы 5 крепятся к шестерням 7 с помощью кулачков (на чертеже не показаны) и стопорных колец 6. Для включе-ния передачи муфта 3 при помощи вилки 1 перемещается из ней-трального положения в сторону соответствующей шестерни 7 и с по-мощью фиксаторов увлекает за собой ступицу 4.

   Конусные поверхности ступицы 4 и конуса 5, представляющие собой выравнивающий элемент синхронизатора, сжимаются и за счет трения между ними происходит выравнивание угловых скоростей ва-ла 10 и шестерни 7. При дальнейшем перемещении муфты 3 шарики

   2 фиксаторов утапливаются в радиальные отверстия ступицы 4 и муфта 3 входит в зацепление с зубчатым венцом 8 шестерни 7, соеди-няя ее с валом 10.

   
    

   

   
    

   Рис. 6.13. Простой синхронизатор:

   1 -вилка; 2 -шарик фиксатора; 3 -муфта; 4 - ступица; 5 -конус; 6 -стопорное кольцо;

   7 -шестерня; 8 -зубчатый венец шестерни; 9 -пружина; 10 -ведущий вал

   
    

   Если к муфте 3 при включении передачи приложить усилие, сра-зу превышающее сопротивление шариков фиксаторов, то она подой-

   дет к зубчатому венцу шестерни до выравнивания их угловых скоро-стей и произойдет включение передачи с ударом зубьев.

   Необходимо отметить, что в простом синхронизаторе фик-саторы являются основным элементом конструкции, так как зада-ют усилие на конусных поверхностях трения.

   Инерционные синхронизаторы. Инерционный синхронизатор состоит из трех основных элементов:

   -выравнивающего и включающего, как у простого синхрониза-

   тора;

   
    

   -блокирующего -устройства, препятствующего включению зуб-

   чатой муфты до полного выравнивания угловых скоростей соединяе-мых деталей, чем обеспечивается безударное и бесшумное включение передачи.

   Рассмотрим некоторые конструкции синхронизаторов, приме-няемые в КП современных тракторов и автомобилей.

   На рис. 6.14 представлен инерционный синхронизатор, полу-чивший широкое распространение в КП тракторов и автомобилей. На шлицах переднего конца вторичного вала 10 неподвижно закреплена ступица 8 синхронизатора, на зубчатом венце которой установлена муфта 3 включения, управляемая вилкой 4. Зубчатый венец прорезан тремя продольными пазами 9, в которые установлены ползуны 7. По-следние имеют в средней наружной части выступы, а на внутренней стороне -проточки в виде паза.

   Ползуны 7 своими выступами прижаты к кольцевой проточке внутренней поверхности муфты 3 двумя пружинными кольцами 5, отогнутые концы которых заведены в паз одного из ползунов. Тем самым осуществляется упругая фиксация ползунов 7 в средней части муфты 3 при нейтральном ее положении.

   С обеих сторон ступицы 8 синхронизатора установлены латун-ные блокирующие кольца 2 с зубчатыми венцами и торцами с тремя продольными пазами 11. Ширина последних больше, чем пазов 9 сту-пицы 8 на 1/2 шага зубьев. В пазы колец 2 входят концы ползунов 7, чем обеспечивается их совместное вращение.

   На внутренней конической поверхности блокирующих колец 2 нарезана резьба с мелким шагом, которая служит для разрушения масляной пленки и увеличения коэффициента трения между конуса-ми блокирующих колец и наружной конической поверхностью сту-пиц зубьев шестерен 1 и 6. На ступицах шестерен 1 и 6 нарезаны зу-бья, такие же, как и на зубчатых венцах ступицы 8 и колец 2. Торцы зубьев шестерен и блокирующих колец, обращенные к ступице 8,

   
    

   
    

   

   
    

   Рис. 6.14. Инерционный синхронизатор:

   а -конструкция; б -детали; 1 -шестерня ведущего вала; 2 -конусное блокирующее кольцо; 3 -муфта; 4 -вилка; 5 – пружинное кольцо; 6 -шестерня передачи; 7 -ползун; 8 -ступица; 9 -продольные пазы в ступице; 10 -вторичный вал КП; 11 -пазы в торце блокирующего кольца

   имеют скосы, что облегчает введение их в зацепление с муфтой 3,

   торцы зубьев которой также имеют скосы.

   Для включения передачи муфта 3, перемещаемая вилкой 4, дви-жется вместе с ползунами 7, которые, упираясь в одно из блокирую-щих колец 2, перемещают его к конусу шестерни 1, если включается прямая передача, или к конусу шестерни 6, если включается пони-женная передача. Под действием возникшей силы трения между ко-нусами кольцо 2 поворачивается на некоторый угол относительно ступицы 8, так как между ползунами 7 и пазами 11 есть зазор. При этом торцовые скосы зубьев кольца 2 не позволяют муфте 3 войти в зацепление с зубчатым венцом на ступицах шестерен 1 или 6 и при-жимают соответствующее блокирующее кольцо 2 к конусу шестерни. Так как угловые скорости вала 10 и шестерен 1 или 6 разные, на тор-цовых скосах зубьев кольца 2 и муфты 3 возникает осевая сила, пре-пятствующая ее дальнейшему перемещению. При этом углы скосов зубьев выбраны так, что до выравнивания угловых скоростей вала 10 и шестерен 1 или 6, поворот муфты 3 относительно блокирующего кольца 2 для дальнейшего ее перемещения невозможен независимо от приложенной к ней осевой силы.

   Так как при переключении передачи ФС выключено и вал 10 с шестерней 1 или 6 вращается только по инерции, то угловая скорость последнего уменьшается за счет сил трения конусов синхронизатора до значения, равного совместной угловой скорости вала 10 и муфты 3. При этом на скосах зубьев кольца 2 и муфты 3 уменьшается осевая сила сопротивления ее перемещению. Для дальнейшего передвижения муфты 3 необходимо преодолеть сопротивление центральных высту-пов ползунов 7, подпираемых пружинными кольцами 5. Тогда, про-должая давить муфтой 3 на скосы зубьев кольца 2, она поворачивает-ся вместе с валом 10 на необходимый угол, обеспечивающий даль-нейшее перемещение муфты 3 и ее последовательное соединение с зубьями кольца 2 и зубьями ступицы шестерни 1 или 6.

   Таким образом, первичный и вторичный валы КП жестко соеди-няются между собой, что соответствует включению соответствующей передачи.

   На рис. 6.15,а представлена другая конструкция инерционного синхронизатора. Он состоит из подвижной включающей муфты 1 с зубчатыми венцами 6, которая устанавливается на шлицах ведомого вала КП. Диск муфты 1 имеет по три отверстия для полуцилиндров 5 фиксаторов, соединяющих его с двумя конусными кольцами 2, и по три отверстия с фасками для блокирующих пальцев 3, жестко связы-

   
    

   

   а)

   
    

   

   
    

   
    

   

   
    

   Рис. 6.15. Инерционный синхронизатор:

   1 -муфта синхронизатора; 2 -конусное кольцо; 3 -блокирующий палец; 4 -пружина; 5 -полуцилиндры; 6 -зубчатый венец муфты; 7 и 9 -шестерни; 8 -внутренний зубча-тый венец шестерни

   вающих конусные кольца. Между двумя полуцилиндрами 5 фиксато-ра расположены две пружины 4.

   В нейтральном положении (рис. 6.15,б) муфта 1 расположена посредине между шестернями 7 и 9. При включении передачи муфта 1, перемещая полуцилиндры 5 фиксаторов, прижимает конусное кольцо 2 к конусу шестерни 7 (рис. 6.15,в). Муфта 1, соединенная с ведомым валом, и шестерня 7, связанная с промежуточным валом КП, вращаются с разными угловыми скоростями. За счет трения между коническими поверхностями кольцо 2 проворачивается относительно диска муфты 1 до соприкосновения блокирующих конусных фасок отверстий диска с блокирующими пальцами 3. В результате происхо-дит блокировка муфты 1. При выравнивании угловых скоростей шес-терни 7 и муфты 1 последняя перемещается дальше, сжимая при этом пружины 4 полуцилиндров 5 фиксаторов, а ее зубья входят в зацепле-ние с внутренним зубчатым венцом 8 шестерни 7 (рис. 6.15,г).

   Аналогичные конструкции синхронизаторов (рис. 6.16) приме-няют в КП трактора МТЗ -100(102) и ЯМЗ. Как и в рассмотренной выше конструкции в качестве элементов блокировки используются конический поясок в отверстиях 7 диска подвижной включающей муфты 1 и блокирующие пальцы 4, входящие в указанные отверстия. Пальцы 4 жестко связаны с конусными кольцами 2. Здесь применена другая конструкция фиксатора, который состоит из пальцев 6 с цен-тральной кольцевой проточкой, связывающих с помощью подпружи-ненных шариков 5 муфту 1 и кольца 2. Работа синхронизатора анало-гична рассмотренной выше.

   В конструкции, представленной на рис. 6.17, элементы трения выполнены в виде конических поверхностей на подвижной вклю-чающей зубчатой муфте 1 и блокирующем кольце 2. В качестве эле-ментов блокировки используются внутренние зубья блокирующего кольца 2 и торцевые участки зубьев, нарезанные на ступице шестерни

   3. Шестерня 3 и блокирующее кольцо 2 упруго связаны между собой в осевом направлении с помощью сжатой пружины 4, удерживаемой стопорным разрезным кольцом 5. Это способствует установке деталей конструкции в исходное нейтральное положение и, одновременно, не препятствует блокировке кольца 2, его разблокировки и включению передачи.

   Синхронизатор работает в такой последовательности: сближаются конусные поверхности трения муфты 1 и блоки-

   рующего кольца 2;

   блокируется кольцо 2 и, следовательно, муфта 1; выравниваются угловые скорости муфты 1 и шестерни 3;

   
    

   

   
    

   Рис. 6.16. Синхронизатор КП трактора МТЗ-100 (102) и ЯМЗ:

   1 -муфта; 2 -кольцо; 3 -шестерня; 4 -блокирующий палец; 5 -шарик; 6 -палец фикса-тора; 7 -отверстия в диске муфты

   
    

   

   
    

   Рис. 6.17. Синхронизатор ВАЗ:

   1 -муфта; 2 -блокирующее кольцо; 3 -шестерня; 4 -пружина; 5 -стопорное кольцо

   разблокируется кольцо 2 и муфта 1, перемещаясь в осевом на-правлении, включается на полную длину зубьев.

   Конструкция синхронизатора на рис. 6.18 отличается от ранее рассмотренных в основном устройством блокирующего элемента. Корпус 2 синхронизатора выполнен в виде цилиндра с внутренними конусами на торцах, смонтирован на диске включающей муфты 1 и удерживается на нем конусными фиксаторами 3, размещенными в ра-диальных отверстиях диска. Муфта 1 установлена на зубчатой втулке 6 вала 7 и перемещается с помощью кольца 4 и пальцев 5.

   В начальный момент включения передачи муфта 1 перемещает корпус 2 синхронизатора с помощью фиксаторов 3. При соприкосно-вении соответствующих конусных поверхностей ступиц шестерен 8 и 9 и корпуса 2, последний провернется относительно муфты 1 и паль-цы 5 попадут во впадины фигурных направляющих вырезов на боко-вой поверхности цилиндра. При этом корпус 2 будет прижиматься к пальцам, не давая последним перемещаться в осевом направлении. С этого момента сила нажима будет передаваться на корпус 2 и конус-ные пары трения. При выравнивании угловых скоростей соединяемых деталей сила сопротивления перемещению муфты 1 уменьшается, пальцы 5, выходя из впадин направляющих вырезов, повернут корпус 2 и муфта 1 войдет в зацепление с одним из внутренних зубчатых венцов на ступицах соответствующих шестерен.

   На рис. 6.19 представлена конструкция дискового инерционного синхронизатора с блокирующими пальцами. Принцип работы этой конструкции аналогичен, рассмотренной на рис. 6.16. Здесь выравни-вающий элемент синхронизатора выполнен не в виде конусной , а в виде многодисковой фрикционной муфты. Такие синхронизаторы не получили широкого распространения. Их иногда применяют в КП на тракторах большой мощности и большегрузных автомобилей для включения низших передач.

   Необходимо отметить, что фиксаторы в инерционных синхро-низаторах выполняют вспомогательную роль и их пружины должны лишь обеспечивать центровку корпуса и задание начального момен-та трения в выравнивающем элементе для обеспечения поворота корпуса и включения блокирующего устройства синхронизатора.

   
    

   
    

   Рис. 6.18. Синхронизатор с блокирующими вырезами в цилиндрах:

   1 -муфта; 2 -корпус; 3 -фикстор; 4 -кольцо;

   5 -палец; 6 -зубчатая втулка; 7 -вал; 8 и 9 -

   шестерни

   
    

   

   
    

   
    

   Рис. 6.19. Дисковый инерционный синхронизатор с блокирующими пальцами:

   1 -блокирующий палец; 2 и 3 -многодисковые фрикционные муфты

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  ..