содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 ..
-
Смазывание механизмов коробки передач
Для снижения потерь на трение и повышения долговечности КП и кинематически связанных с нею агрегатов трансмиссии должны смазываться все их подшипниковые узлы, зубья сопрягаемых шесте-рен и другие взаимно перемещающиеся контактирующие поверхно-сти деталей. Смазывание снижает температуру поверхностей трения, способствует уносу с них продуктов износа и защищает поверхности деталей от коррозии.
Для подвода масла к поверхностям трения механизмов группы КП в зависимости от сложности их конструкций применяют смазоч-ные системы разбрызгивания, под давлением и комбинированные.
Система разбрызгивания применяется в КП более простых конструкций, как правило, на тракторах малых классов тяги и без пе-реключения передач фрикционными муфтами с гидроподжатаем. В системе разбрызгивания смазывание поверхностей трения осуществ-ляется масляным туманом. Он образуется в корпусе КП при захвате и разбрызгивании залитого в него масла вращающимися зубьями шес-терен. Масло обычно заливается несколько ниже оси самого нижнего
в корпусе вала с шестернями, которые всегда должны вращаться не зависимо от того движется трактор или стоит на месте, работая на стационаре. Если вал вращается только при движении трактора, то в этом случае в КП должна быть отдельная маслоразбрызгивающая шестерня, кинематически связанная с ее входным валом.
Маслозаливная горловина располагается наверху или сбоку кор-пуса КП, если она выполнена в виде отдельного агрегата, или сзади корпуса заднего моста трактора, если их механизмы имеют общую масляную емкость. Для контроля уровня масла обычно применяют масломерные линейки, контрольные пробки, фиксирующие допусти-мые пределы расхода масла, или указатели уровня (стекло масломер-ного окошка).
Для предотвращения температурного повышения масляного ту-мана внутри корпуса КП (при длительной работе трактора) в его верхней части обычно устанавливают сапун. Это устройство поддер-живает атмосферное давление воздуха внутри полости КП и тем са-мым предотвращает выброс масла наружу.
Пробка для спуска отработанного масла, как правило, имеет магнит для более надежного удаления металлических продуктов из-носа, находящихся в масле.
В системе смазывания под давлением обязательным элементом является масляный насос, как правило, шестеренного типа и система маслопроводов для подачи масла в наиболее труднодоступные и на-груженные подшипниковые узлы КП и других агрегатов трансмиссии. Подобные системы применяются в более сложных конструкциях КП с шестернями постоянного зацепления, фрикционными муфтами с гидроподжатием и в планетарных КП. Иногда в них применяют фильтры для очистки масла, масляные радиаторы для его охлажде-ния и манометры для контроля его давления. Масло под давлением в первую очередь подается для смазывания подшипников шестерен по-стоянного зацепления, которым обычная смазка масляным туманом иногда недостаточна.
На рис. 6.31 показан фрагмент принципиальной конструктивной схемы смазывания игольчатых подшипников 4 шестерни 5 постоян-ного зацепления, установленной на ведущей ступице 8 зубчатой бло-кировочной муфты 7. Масло от нагнетательного насоса (отдельного или от гидравлической системы фрикционных блокировочных муфт с гидроподжатием) под давлением (обычно 0,2 0,05 МПа) поступает по нагнетательному маслопроводу 2 в маслопроводящую муфту 16. Масло поступает во внутреннюю кольцевую проточку 1 и далее по радиальным сверлениям 15 в центральный распределительный канал
13 вала 9. Резьбовая заглушка 14 и уплотнение 12 предотвращают вы-текание масла наружу. Из канала 13 масло по радиальным сверлениям 6 поступает во внутреннюю кольцевую проточку 10 ступицы 8 и да-лее через радиальные сверления 11 к подшипникам 4.
Рис. 6.31.Смазавание игольчатых подшипников шестерни в КП
Подшипник 3 крепления вала 9 смазывается маслом, которое проникает к нему в зазорах между цапфой вала и расточкой муфты 16.
Комбинированная система смазывания фактически является разновидностью смазывания под давлением, когда часть масла вы-брызгивается специально на вращающиеся шестерни для создания масляного тумана. Помимо этого часть вращающихся шестерен, кон-тактируя с масляной емкостью внутри КП, также создает дополни-тельный масляный туман. В большинстве современных КП и плане-тарных КП применяют комбинированную систему смызывания, осо-бенно на мощных промышленных тракторах.
Для смазывания механизмов группы КП используются транс-миссионные масла.
-
Уход за коробкой передач. Основные неисправности и их устранение
Уход за КП, планетарной КП и группой сопутствующих агре-гатов состоит в следующем: в систематической проверке и подтяжке
всех резьбовых соединений; проверке уровня масла в корпусах и кар-терах, его доливки или полной замене; проверке работы систем их управления; проведении различных необходимых регулировок. При внешнем осмотре КП следует обращать внимание на состояние вы-ходных уплотнений валов и уплотнительных прокладок с целью пре-дупреждения течи масла.
Перед проведением операций по уходу необходимо тщательно очистить места осмотра от грязи и влаги, чтобы исключить возмож-ность попадания внутрь корпусов и картеров абразива и посторонних жидкостей.
При уходе за гидравлической системой управления фрикцион-ными муфтами и тормозами с гидроподжатием особое внимание не-обходимо обратить на состояние фильтров всасывающей и нагнета-тельной системы маслопроводов и приборов контроля.
При замене масла из корпусов рассматриваемых агрегатов груп-пы КП слив отработанного масла следует производить непосредст-венно после окончания работы трактора, так как с нагретым маслом удаляется значительная часть продуктов износа. Время слива должно быть достаточно долгим, чтобы могло стечь все масло, находящееся в различных каналах системы смазывания деталей трансмиссии и гидросистемы управления КП. После слива масла корпуса и картеры промывают дизельным топливом и, как правило, только после этого заливают свежее масло.
Внешними признаками неисправностей наиболее часто являют-
ся:
утечка масла и сильный нагрев корпусов агрегатов; повышенный уровень шума во время работы; затруднения в переключении передач; самопроизвольные их выключения;
низкое или повышенное давление в гидравлической системе
управления КП.
П р и ч и н о й у т е ч к и м а с л а, а следовательно, нагрева корпусов агрегатов, является ослабление их крепежных деталей и протечка масла в уплотнениях выходных валов и уплотнительных прокладках. Для устранения этих дефектов необходима подтяжка всех резьбовых соединений корпусов и картеров и возможная замена уплотнений.
Ш у м является следствием износа зубьев шестерен, износа подшипников и шлиц валов. Для устранения дефектов необходима замена изношенных деталей.
С а м о п р о и з в о л ь н о е в ы к л ю ч е н и е п е р е д а ч возможно при сильном износе вилок переключения, кольцевых про-точек на шестернях-каретках и блокировочных зубчатых муфтах, ос-лаблении пружин фиксаторов и их износе. Эти дефекты могут быть устранены соответствующими регулировками и заменой изношенных деталей.
Н и з к о е д а в л е н и е м а с л а в г и д р о с и с т е м е КП с фрикционными муфтами с гидроподжатием может быть следствием недостаточного количества масла в их корпусах, сильным загрязнени-ем в фильтре системы забора масла, залегания редукционного клапа-на, нарушений в герметизации маслопроводов и повреждений в гид-ронасосе. Устранение этих дефектов состоит в доливке масла до не-обходимого контрольного уровня, промывке фильтра и клапана или их замене, в герметизации маслопроводов и ремонте или замене насо-са.
В ы с о к о е д а в л е н и е м а с л а обычно является причиной неправильной регулировки редукционного клапана. Для устранения этого дефекта клапан нужно промыть и отрегулировать на необходи-мое давление.
Все операции по определению и устранению выявленных неис-правностей следует проводить в строгом соответствии с указаниями инструкции завода -изготовителя по эксплуатации трактора.
-
Тенденции развития механических коробок передач
Рост производительности труда в сельскохозяйственном произ-водстве связан с ростом скоростей и энергонасыщенности перспек-тивных тракторов. Поэтому все большее применение на тракторах будут получать бесступенчатые трансмиссии -гидромеханические и гидрообъемные, обладающие высокой степенью автоматизации и хо-
рошими защитными свойствами, обеспечивающими высокую степень загрузки двигателя и его экономичность. Особенно перспективны та-кие трансмиссии на тракторах промышленного назначения, ра-ботающих в большом диапазоне изменения тяговых нагрузок.
Вместе с тем имеются еще большие резервы для совершенство-вания конструкций механических КП, которые будут широко приме-няться и в будущем.
Можно проследить две основные тенденции конструктивного совершенствования механических КП:
повышение надежности КП, выполняемых по обычным кине-матическим схемам шестеренных коробок;
использование новых кинематических схем КП, которые при вы-сокой надежности позволят значительно повысить эксплуатационные качества трактора и его производительность, обеспечат переключение передач без остановки трактора, облегчат разгон тракторного агре-гата, работающего на повышенных скоростях, расширят диапазон не-обходимых скоростей.
Повышение износостойкости и долговечности шестеренных за-цеплений КП достигается следующим образом:
применением более совершенных видов коррекций зубьев шес-терен;
уменьшением перекосов в их зацеплении;
совершенствованием технологического процесса изготовления шестерен и валов (особенно шлицевых);
применением новых сортов стали, более удобных в механиче-ской и химико-термической обработке;
повышением общей жесткости картеров КП, точности центри-рования валов, надежности подшипниковых узлов;
повышением твердости посадочных поверхностей и установкой более плотных посадок.
В современных конструкциях КП широкое применение получи-ли шестерни постоянного зацепления, не имеющие торцового износа. При этом более перспективными являются цилиндрические косозу-бые шестерни, так как при одинаковых размерах с прямозубыми они обладают большей несущей способностью и существенно снижают уровень шума в КП.
Большое влияние на надежность КП оказывает совершенство конструкции ее механизма управления. Предпочтение имеют конст-рукции, в которых управляющие вилки штампуются как одно с уп-равляющими ползунами.
В современных конструкциях КП для переключения передач
широко используются синхронизаторы (на колесных тракторах) и фрикционные муфты с гидроподжатием. При этом последние обеспе-чивают переключение передач с разрывом и без разрыва потока мощ-ности.
Существенное влияние на долговечность КП оказывает улуч-шение герметизации ее картера и повышение надежности смазывания ее деталей. Это достигается применением более совершенных сальни-ков, уплотнительных прокладок, защитных эластичных маслостойких чехлов и маслоотражательных устройств, облегчающих работу саль-никовых уплотнений. Перспективным является применение гермети-ков в местах установки крышек и соединении корпусных деталей КП. Это приводит к снижению вероятности попадания частиц абразива в КП и существенному повышению долговечности ее шестерен и под-шипников.
Для лучшего смазывания наиболее напряженных подшипнико-вых узлов и шестеренных зацеплений применяют специальные масло-сборные лотки, сверления в осях и валах или специальные трубки. Часто применяется смазывание подшипниковых узлов и шестерен под давлением от отдельного масляного насоса.
КП с переключением на ходу могут выполняться по различным кинематическим схемам, в которых или все передачи переключаются без остановки трактора, или только передачи в заданной диапазонной группе, а сами диапазоны переключаются шестернями-каретками или зубчатыми муфтами с остановкой трактора.
В современных конструкциях мощных колесных и гусеничных тракторов широкое распространение получили планетарные КП с двумя и тремя степенями свободы. При этом часто встречаются кон-струкции комбинированных КП.
В связи с тем, что в сельском хозяйстве трактор часто должен работать в диапазоне пониженных скоростей, в пределах 0,027…0,42 м/с, нужны ходоуменьшители, обеспечивающие необходимый диапа-зон скоростей. Все чаще начинают применять бесступенчатые комби-нированные ходоуменьшители, преимущественно гидрообъемного типа для получения и бесступенчатого регулирования “ползучих” скоростей.
Гидродинамические, гидрообъемные и электрические передачи тракторов
7.1. Гидродинамические передачи
Выше в гл. 4 рассматривалось два типа гидродинамических пере-дач, применяемых на тракторах: гидродинамические муфты (гидро-муфты) и гидродинамические трансформаторы (гидротрансформато-ры).
Гидромуфты получили ограниченное распространение на уни-версальных сельскохозяйственных тракторах средней и высокой мощности, используемых на энергоемких операциях, на транспорте, на пересеченной местности, на легких лесозаготовительных работах, т.е. там, где приходится часто менять направление движения или сильно меняется сопротивление движению МТА.
Гидротрансформаторы получили широкое распространение на тракторах промышленного назначения, для которых характерна высо-кая динамичность тяговой нагрузки и работа в зоне максимальных тя-говых усилий.
Гидродинамические муфты. Недостатки, присущие гидромуф-там -плохая чистота выключения из-за "остаточного" момента на турбинном колесе, что затрудняет процесс переключения передач, так как муфта "ведет", и работа со скольжением, что сопряжено со сни-жением КПД передачи и перерасходом топлива.
Наиболее радикальным способом устранения остаточного мо-мента после выключения гидромуфты является установка непосред-ственно за ней фрикционного сцепления (ФС) (рис. 7.1,а). При пере-ключении передач предварительно выключают ФС 4 и разъединяют ведомый вал 5 гидропередачи и первичный вал 6 КП.
Такое конструктивное решение обычно применяют в трансмис-сиях с КП с неподвижными валами. Однако введение дополнительно-го ФС усложняет конструкцию гидропередачи и делает ее более ма-териалоемкой.
При установке на тракторе планетарной КП или КП с переклю-чением на ходу роль ФС выполняют фрикционные узлы КП.
Для повышения чистоты выключения гидромуфты используют также менее радикальные конструктивные решения, например, в кру-ге циркуляции гидромуфты устанавливают пороговое устройство -кольцевую перегородку 7 в месте выхода потока жидкости из турбин-ного колеса (рис. 7.1,б). При высокой частоте вращения насосного ко-леса 2 центробежные силы отбрасывают поток жидкости ближе к пе-
риферии круга циркуляции и перегородка 7 не мешает движению по-тока.
в)
Рис. 7.1. Схемы гидромуфт:
а – с фрикционным сцеплением; б – с кольцевой перегородкой; в – с камерой опорож-нения; 1 – ведущий вал; 2 – насосное колесо; 3 – турбинное колесо; 4 – фрикционное сцепление; 5 – ведомый вал; 6 – первичный вал КП; 7 – кольцевая перегородка; 8 – ка-мера опорожнения
При снижении частоты вращения насосного колеса центробеж-ные силы уменьшаются и поток жидкости приближается к центру гидромуфты. Кольцевая перегородка 7 при этом препятствует цирку-ляции жидкости, что уменьшает остаточный момент на турбинном колесе 3.
С этой же целью лопатки насосного 2 и турбинного 3 колес де-лают разной длины и под лопатками насосного колеса выполняют по-лость 8 -камеру опорожнения (рис. 7.1,в). При снижении частоты вращения турбинного колеса камера заполняется, количество цирку-лирующей жидкости и, соответственно, остаточный момент умень-шаются.
Г и д р о м у ф т ы с к о л ь ц е в о й п е р е г о р о д к о й (рис. 7.1,б) обеспечивают машине высокую динамику разгона и поэтому применяются на автомобилях и на тракторных погрузчиках, рабочий цикл которых отличается высокой динамичностью.
Г и д р о м у ф т ы с к а м е р о й о п о р о ж н е н и я (рис. 7.1,в) обладают хорошими защитными свойствами и обеспечивают плавный разгон МТА.
Для уменьшения потерь в трансмиссии, связанных с проскаль-зыванием гидромуфты, а следовательно, снижением перерасхода топ-лива, прибегают к блокировке ведущего и ведомого валов гидромуф-ты, обычно при завершении разгона трактора и выходе МТА на тре-буемый режим работы. Блокирование может быть принудительным
или автоматическим. В качестве блокировочных устройств использу-ют фрикционные элементы различных конструкций.
Г и д р о м у ф т а с а в т о м а т и ч е с к и м б л о к и р о в о-
ч н ы м у с т р о й с т в о м показа-на на рис. 7.2. Насосное колесо 2 закреплено на маховике 1 двигате-ля. На ведомом валу 3 гидромуфты установлены турбинное колесо 6 и крестовина 5, которая входит во внутренние пазы 7 колодок 8 с фрикционными накладками 9. При вращении вала 3 с частотой, не пре-вышающей расчетную, муфта рабо-тает как обычная гидродинамиче-ская. При достижении валом 3 рас-четной частоты вращения центро-бежные силы, действующие на ко-лодки 8, преодолеют силы сопро-тивления стяжных пружин 4 и ко-лодки прижимаются к маховику 1. В результате за счет сил трения между колодками 8, связанными с турбинным колесом 6, и маховиком
Рис. 7.2. Гидродинамическая муфта с автоматической блокировкой
1, связанным с насосным колесом 2, турбинное и насосное колеса гид-ромуфты блокируются.
Гидродинамические трансформаторы. По числу турбинных колес гидротрансформаторы классифицируют на одно-, двух-и трех-ступенчатые соответственно с одним турбинным колесом (рис. 7.3,а,б и в), с двумя (рис. 7.3,е) и тремя (рис. 7.3,ж).
Одноступенчатые гидротрансформаторы просты и экономичны и их применяют почти на всех типах тракторов. Однако, как было от-мечено выше, максимальное КПД гидротрансформатора не превыша-ет 0,92. При этом область работы передачи по частоте вращения тур-бинного колеса с высоким КПД очень узкая.
Поэтому с целью расширения области работы передачи с высо-ким КПД реакторное колесо устанавливают на муфту свободного хо-да (рис. 7.3,г). При этом передача может работать в режиме гидро-трансформатора при неподвижном реакторном колесе и переходит в режим гидромуфты при его вращении.
С целью расширения зоны высокого КПД комплексные гидро-передачи иногда выполняют с двумя реакторами (рис. 7.3,д). Харак-
теристика такого гидротрансформатора состоит из трех характери-стик: гидротрансформатора с высокими преобразующими свойства-ми, гидротрансформатора с низкими преобразующими свойствами и гидромуфты.
Рис. 7.3. Схемы гидродинамических трансформаторов:
а, б, в -одноступенчатый с турбиной соответст-венно с центростремительной, осевой, центро-бежной; г, д – комплексная гидропередача с од-ним и двумя реакторами; е – двухступенчатый гидротрансформатор; ж – трехступенчатый гид-ротрансформатор; 1 – насосное колесо; 2 – тур-бинное колесо; 3 – реакторное колесо; 4 – муфта свободного хода
В случае, когда при применении одного турбинного колеса не удается получить необходимых свойств гидродинамической переда-чи, применяют двух-и трехступенчатые гидротрансформаторы.
В зависимости от направления потока жидкости при ее относи-тельном движении вдоль лопаток турбины различают гидротранс-форматоры с центростремительной, осевой и центробежной турбина-ми.
У гидротрансформаторов с центростремительной турбиной по-ток рабочей жидкости вдоль лопаток турбинного колеса направлен от периферии к центру. Центростремительная турбина расположена в рабочей полости гидротрансформатора строго напротив насосного колеса (рис. 7.3,а).
Осевые турбинные колеса (рис. 7.3,б) располагаются по перифе-рии рабочей полости так, что поток рабочей жидкости в них направ-лен примерно параллельно оси вращения ведомого и ведущего валов гидротрансформатора.
Центробежные турбинные колеса (рис. 7.3,в) расположены над насосными и поток жидкости движется по ним, как и в насосных ко-лесах, от центра к периферии.
С изменением типа турбинного колеса меняется положение ко-леса реактора.
На современных тракторах применяются только гидротранс-форматоры с центростремительной турбиной.
В двухступенчатых (рис. 7.3,е) и трехступенчатых (рис. 7.3,ж) гидротрансформаторах различные ступени турбинных колес выпол-няют центробежными и центростремительными.
По влиянию нагрузки на валу турбины на режим работы насоса различают гидротрансформаторы с непрозрачной и прозрачной ха-рактеристиками, с прямой и обратной прозрачностью.
У гидротрансформаторов с непрозрачной характеристикой при изменении крутящего момента на турбинном колесе не изменяет-ся крутящий момент на насосном колесе, которое связано с валом двигателя (рис. 4.7). В результате двигатель работает в постоянном нагрузочном режиме.
У гидротрансформатора с прозрачной характеристикой при изменении крутящего момента на турбинном колесе меняется крутя-щий момент на насосном колесе. Следовательно, при установке на трактор гидротрансформатора с прозрачной характеристикой режим работы двигателя меняется с изменением нагрузки на валу турбины. Это является положительным свойством прозрачного гидротранс-форматора, так как он позволяет использовать преобразующие свой-ства двигателя (изменять крутящий момент при изменении нагрузки на его валу).
Таким образом, при установленной подаче топлива с возраста-нием внешней нагрузки двигатель переходит в режим повышенного момента и наоборот. Это улучшает динамические качества трактора, имеющего необходимый запас крутящего момента двигателя.
Если у гидротрансформатора с прозрачной характеристикой при увеличении момента на валу турбины увеличивается и момент на ва-лу насосного колеса, то его называют гидротрансформатором с пря-мой прозрачностью, а если момент уменьшается -то гидротрансфор-матором с обратной прозрачностью.
Степень прозрачности гидротрансформатора оценивают ко-эффициентом прозрачности П, равным отношению крутящего момен-та МН на валу насосного колеса при nТ = 0 к крутящему моменту на валу насосного колеса при МН = МТ (точка А на рис. 4.7).
При коэффициенте П = 1 трансформатор называют непрозрач-ным, при П > 1 -прозрачным. На рис. 4.7 представлена внешняя ха-
рактеристика непрозрачного гидротрансформатора.
Гидротрансформаторы, применяемые на тракторах, обычно имеют коэффициент прозрачности П = 1,2...2,0.
С двигателями постоянной мощности (ДПМ) необходимо ис-пользовать только прозрачные гидротрансформаторы, так как они по-зволяют наиболее полно использовать его преобразующие свойства. Максимальный КПД у прозрачных гидротрансформаторов несколько выше, чем у непрозрачных, что объясняется относительно большими величинами напора. Кроме того, увеличение внешней нагрузки пре-одолевается в прозрачном гидротрансформаторе ДПМ, поэтому трансформатор может работать при меньших значениях коэффициен-та трансформации, т.е. ближе к режиму максимального КПД.
В гидромеханических передачах современных промышленных тракторов общего назначения наибольшее распространение получили одноступенчатые комплексные гидропередачи с одним или двумя ре-акторными колесами (рис. 7.3,г,д).
Комплексные гидродинамические передачи обычно принято на-зывать гидротрансформаторами, несмотря на то, что они могут рабо-тать как в режиме гидротрансформатора, так и в режиме гидромуфты. На рис. 7.4 приведена конструкция гидротрансформатора ГТР-
3900 (НАТИ), предназначенного для установки на отечественные промышленные тракторы классов 3 и 4 и трелевочные тракторы. Гид-ротрансформатор укомплектован однодисковой блокировочной муф-той 6, муфтой свободного хода 12 и независимым ВОМ 1. Рабочие колеса изготовлены из алюминиевого сплава как одно целое с профи-лированными лопатками.
К вращающемуся корпусу, оборудованному насосным колесом 10 и крышкой 7, прикреплен внутренний венец 4 зубчатой муфты, че-рез которую момент от коленчатого вала двигателя передается насос-ному колесу. Корпус гидротрансформатора передним выступом зуб-чатой муфты центрируется в расточке маховика двигателя. Второй опорой вращающегося корпуса является подшипник 13, внутренняя обойма которого напрессована на ось реактора 15.
Турбинное колесо 9 приклепано к ступице 19, соединенной с ва-лом турбины 18 при помощи шлиц, и центрируется на валу с помо-щью центрирующих поясков. Вал турбины вращается в двух под-шипниках качения 3 и 14, первый из которых кроме радиальных вос-принимает и осевые силы, действующие на насосное и турбинное ко-леса, и фиксирует корпус от осевых перемещений относительно вала турбины.
Второй подшипник 14 фиксирует от осевых перемещений вал турбины. Колесо реактора 11 установлено на двухрядной муфте сво-бодного хода 12, которая является одновременно радиальным под-шипником колеса реактора. Торцовыми опорами реактора являются подшипники скольжения 17.
Рис. 7.4. Конструкция гидротрансформатора ГТР-3900 (НАТИ):
1 – независимый вал отбора мощности; 2 – сменная втулка; 3 – передний шарикопод-шипник; 4 – венец зубчатой муфты; 5 – зубчатый венец; 6 – однодисковая блокировоч-ная муфта; 7 – крышка насосного колеса; 8 – опорный диск; 9 – турбинное колесо; 10 – насосное колесо; 11 – колесо реактора; 12 – муфта свободного хода; 13 – роликовый подшипник; 14 – задний шарикоподшипник; 15 – ось реактора; 16 – трубчатая часть оси реактора; 17 – упорный подшипник скольжения; 18 – вал турбины; 19 – ступица тур-бинного колеса
Рабочий процесс в гидротрансформаторе сопровождается изме-нением скорости движения жидкости и давления в различных местах системы. При этом могут возникнуть нежелательные явления, как, например, кавитация, вибрация и др. Чтобы избежать кавитации и связанного с ней изнашивания и поломки рабочих поверхностей ко-лес, рабочая жидкость в системе питания гидротрансформатора под-держивается под избыточным давлением, значение которого зависит от места подвода рабочей жидкости, типа гидротрансформатора и ре-жима его работы. Давление рабочей жидкости для большинства гид-ротрансформаторов составляет 0,15...0,7 МПа.
Для обеспечения необходимых условий работы и контроля за работой гидротрансформатора систему питания оснащают дополни-тельными агрегатами: питающим насосом, радиаторами охлаждения жидкости, фильтрами, манометрами и другими устройствами. Суще-ствуют много конструктивных схем систем питания гидротрансфор-маторов. Однако все они содержат основные элементы, которые пока-заны на рис. 7.5.
Емкость масляного бака 1 у существующих тракторов состав-ляет обычно не менее полуминутной производительности насоса 4. Уменьшение емкости бака возможно при применении специальных антипенных присадок и проведения конструктивных мероприятий, ограничивающих контакты рабочей жидкости с атмосферой. Насос 4 засасывает из бака 1 масло и через фильтр 5 подает его на главный редукционный клапан 6. На выходе насоса устанавливают ограничи-тельный клапан 12, а параллельно фильтру 5 -перепускной клапан, позволяющий в случае засорения фильтра подавать рабочую жид-кость, минуя фильтр.
Рис. 7.5. Принципиальная схема системы питания гидротрансформатора:
1 – масляный бак; 2 – указатель уровня масла; 3 – заливная горловина с фильтром; 4 – насос; 5 – фильтр с перепускным клапаном; 6 – редукционный клапан; 7 – гидротранс-форматор; 8 – термометр; 9 – подпорный клапан; 10 – маслоохладитель с перепускным клапаном; 11-манометр; 12 – ограничительный клапан
Редукционный клапан 6 ограничивает давление в главной маги-страли гидравлической системы управления гидромеханической трансмиссии. Его часто устанавливают таким образом, чтобы питание
гидротрансформатора 7 осуществлялось через его сливную магист-раль. В этом случае при переключении передач гидротрансформатор отключается от питающей магистрали, что способствует уменьшению времени переключения передач фрикционными муфтами с гидропод-жатием и сокращению времени их буксования.
Из редукционного клапана 6 рабочая жидкость подается в гид-ротрансформатор 7, на выходе которого установлен подпорный кла-пан 9. Этот клапан отрегулирован на давление питания гидротранс-форматора. При прекращении питания гидротрансформатора он пере-крывает сливную магистраль и в течение некоторого времени поддер-живает в гидротрансформаторе избыточное давление. После подпор-ного клапана 9 рабочая жидкость попадает в охладитель 10. Парал-лельно ему установлен перепускной клапан, предохраняющий охла-дитель от разрушения при повышении давления рабочей жидкости. Повышение давления может быть вызвано забиванием охладителя или понижением вязкости рабочей жидкости при низкой температуре. Гидромеханические передачи. Диапазон силового регулирова-
ния гидротрансформатора лежит в пределах 2,5-3,5, что очень мало для трансмиссии трактора. Поэтому для расширения диапазона регу-лирования гидродинамические трансформаторы используют в трак-торных трансмиссиях только в сочетании с механическими ступенча-тыми КП, с которыми они образуют гидромеханические передачи (ГМП).
ГМП в зависимости от способа компоновки гидравлического и механического элементов подразделяют на полнопоточные (однопо-точные) и двухпоточные (дифференциальные).
Полнопоточные ГМП подразумевают последовательное распо-ложение гидротрансформатора и КП, когда крутящий момент с ведо-мого вала одного агрегата передается на ведущий другого.
В двухпоточных ГМП крутящий момент от двигателя передает-ся на вал трансмиссии двумя независимыми (параллельными) пото-ками через механические и гидравлические звенья.
Полнопоточные ГМП имеют высокий силовой и кинематиче-ский диапазоны регулирования при сравнительно низком КПД. При этом ГМП < ГТ, где ГМП и ГТ – КПД соответственно ГМП и гидро-трансформатора.
Несмотря на низкий КПД полнопоточные ГМП получили рас-пространение на тракторах.
Двухпоточная ГМП включает гидротрансформатор и КП, после-довательно связанные между собой через дифференциальное звено в виде планетарного механизма со смешанным или внешним зацепле-нием шестерен. При этом дифференциальный механизм может распо-
лагаться как на входе в гидротрансформатор, так и на выходе из его. Возможно большое разнообразие схем соединения гидротрансформа-тора с дифференциальным звеном. Более широкое распространение получили двухпоточные ГМП с дифференциальным звеном на выхо-де.
Рассмотрим наиболее часто применяемую схему двухпоточной ГМП с дифференциальным звеном на выходе, выполненным в виде планетарного механизма со смешанным зацеплением шестерен (рис. 7.6).
Здесь мощность с ведущего вала 1 на ведомый вал 5 передается двумя потоками. Первый поток мощности передается механическим путем через солнечную шестерню 6, сателлиты 3 и водило 4. Второй поток мощности передается через насосное колесо Н на турбину Т комплексной гидропередачи и далее через эпициклическую шестерню 2, сателлиты 3 и водило 4. Таким образом на водиле 4 суммируются два потока мощности.
Рис. 7.6. Схема двухпоточной ГОП с дифференциальным звеном на выходе:
1 – ведущий вал; 2 – эпициклическая шестерня; 3 – сателлит; 4 – водило; 5 – ведомый вал; 6 – солнечная шестерня; Н – насосное колесо; Т -турбинное колесо; Р – реактор
Поскольку в двухпоточной ГМП только часть мощности двига-теля передается через комплексную гидропередачу, то общий КПД такой передачи выше, чем КПД полнопоточной ГМП и КПД отдель-ной комплексной гидропередачи. Таким образом, в данной схеме двухпоточной ГМП ГМП > ГТ.
Необходимо отметить, что существуют схемы двухпоточных
ГМП, где ГМП < ГТ. Это возможно в случае возникновения циркули-рующей мощности в силовом контуре ГМП. Однако, зная принципы конструирования двухпоточных ГМП, всегда можно выбрать их схе-
мы, в которых ГМП > ГТ.
Двухпоточные ГМП начинают получать все большее примене-ние в трансмиссиях мощных и сверхмощных тракторов. Очевидно, что в перспективе их начнут применять и на тракторах средней мощ-ности.
Очень часто на базе трактора делают различные погрузчики, по условиям работы которых значительная часть мощности двигателя расходуется на гидравлический привод рабочего оборудования. При-чем доля расходуемой на гидропривод мощности в процессе работы может меняться от минимального значения до максимального. В по-следнем случае это может привести к рассогласованию характеристик двигателя и гидротрансформатора, поскольку привод гидронасоса от двигателя осуществляется независимо от ГМП трактора.
Для предотвращения этого рассогласования на колесных по-грузчиках иногда используют гидротрансформатор с двумя насосны-ми колесами, одно из которых приводится от коленчатого вала двига-теля непосредственно, а второе -через многодисковое фрикционное сцепление, работающее в масле.
Нажимной диск сцепления является одновременно поршнем гидравлического бустера. Тракторист с помощью педали может регу-лировать давление рабочей жидкости в полости над бустером и, тем самым, изменять мощность, передаваемую вторым насосным коле-сом, от максимального значения до нуля.
Эту же задачу некоторые фирмы решают путем использования одноступенчатого гидротрансформатора с регулируемым углом на-клона лопаток турбины при помощи педали, нажатием на которую можно менять передаваемую ГМП мощность и, соответственно, регу-лировать тяговое усилие трактора от максимального значения до ну-ля.
Регулирование угла наклона лопаток турбины можно также ис-пользовать для регулирования нагрузки в ГМП и обеспечения плав-ности движения МТА при переключении передач в трансмиссии и ре-версировании хода трак-
тора. Поворот лопаток турбины осуществляется с помощью автома-тической системы управления в процессе переключения передач.
Перспективным является применение гидротрансформаторов с опорожнением и заполнением рабочей полости при переключении передач в КП. Это позволяет существенно снизить динамические на-грузки в трансмиссии трактора при переключении передач и обеспе-чить его более плавное трогание с места и разгон.
Основными агрегатами ГОП являются объемные гидравличе-ские насос и мотор. Первый служит источником поступательного си-лового гидравлического потока рабочей жидкости, а второй -преоб-разователем энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, в крутящий момент.
Классификация объемных насосов и моторов. По характеру движения ведомого звена объемные насосы и моторы подразделяют на гидромашины с возвратно-поступательным и вращательным движением ведомого звена.
По возможности регулирования гидромашины подразделяют на нерегулируемые и регулируемые, которые могут различаться по спо-собу регулирования.
По характеру процесса вытеснения жидкости из рабочих ка-мер гидромашины делят на поршневые и роторные.
Поршневыми называют объемные гидромашины, в которых вы-теснение жидкости из рабочих камер производится при возвратно-поступательном (или возвратно-вращательном) движении рабочих органов, совершающих работу вытеснения или всасывания жидкости из рабочих камер.
Роторными называют гидромашины, в которых вытеснение или всасывание жидкости из рабочих камер происходит в процессе вра-щательного или вращательно-поступательного движения вытесните-лей.
Особенностью объемных гидромашин является то, что боль-шинство из них обратимы, т.е. одни и те же гидромашины могут ис-пользоваться в качестве насосов и моторов.
Конструкции гидронасосов и гидромоторов. В тракторных ГОП наибольшее распространение получили аксиально-поршневые гидромашины с торцовым распределителем и высокой частотой вра-щения ведущего вала (1500…2500 мин-1). В аксиально-поршневом на-сосе или моторе (рис. 7.7) цилиндры небольшого диаметра (до 25 мм), объединенные в блок, размещают по окружности параллельно или под малым углом к оси вращения блока 1. Поршни 2 цилиндров могут перемещаться в них под действием шайбы 3 (рис. 7.7,а), или блока 1 (рис. 7.7,б).
Регулирование подачи осуществляется изменением хода порш-ней в цилиндрах наклоном шайбы или блока на угол до 30о относи-тельно нейтрального (среднего) положения. Каждый агрегат имеет семь -девять цилиндров. Поршни ввиду малости размеров, можно выполнить в виде плунжеров, уплотнение которых обеспечивается
точным подбором размеров сопрягаемых поверхностей. Аксиальное расположение поршней и относительно высокая частота вращения ведущего вала обеспечивают преимущества аксиально-поршневых машин по массе, габаритным размерам и стоимости относительно на-сосов других видов. Аксиально-поршневые насосы имеют высокий КПД в диапазоне регулирования 2,5...3, максимальное значение кото-рого достигает у лучших образцов 0,95.
Рис. 7.7. Схемы аксиально-поршневых гидромашин:
а – с наклонной шайбой; б – с наклонным блоком; 1 – блок цилиндров; 2 – цилиндр (плунжер); 3 – шайба
Аксиально-поршневые насо-сы с наклонной шайбой и наклон-ным блоком цилиндров получили примерно одинаковое распростра-нение. Каждый из этих конструк-тивных типов имеет свои достоин-ства и недостатки.
К достоинствам насосов с наклонной шайбой следует отне-сти более простую систему подво-
да и отвода рабочей жидкости к распределителю насоса, так как ось вращения блока относительно остова машины не меняет своего поло-жения. В насосах с наклонным блоком цилиндров ось вращения блока изменяет свое положение относительно остова машины, что усложня-ет конструкцию системы подвода рабочей жидкости к распределите-лю. Магистрали в насосах этого типа, как правило, расположены в цапфах, служащих опорами блока цилиндров.
Недостатком конструкции насосов с наклонным блоком цилин-дров является необходимость силовой связи ведущего вала насоса с блоком цилиндров через карданную передачу, что увеличивает габа-ритные размеры и металлоемкость насоса. В насосах с наклонной шайбой карданные передачи или вообще отсутствуют или применя-ются меньших размеров, так как они не передают крутящий момент от ведущего вала к блоку цилиндров.
На рис. 7.8 показан аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой. Корпус 5 гидронасоса закрыт с двух сторон фланцами 2 и 11, которые центрируются относительно корпуса штифтами 4 и 10. В расточках фланцев на конических роликоподшипниках 3 и 12 уста-
новлен вал 1, связанный через шлицевое соединение с блоком цилин-дров 9 и насосом подпитки 13. В гильзах 17 цилиндрических отвер-стий блока цилиндров размещены аксиальные поршни 16, соединен-ные шаровыми опорами с башмаками. Последние скользят по рабочей поверхности шайбы 7, помещенной внутрь люльки 8. Люлька может поворачиваться на роликовых подшипниках 6 относительно полуосей 18, размещенных в корпусе 5.
Величина и направление подачи насоса регулируется поворотом люльки 8 и наклоном шайбы 7.
Рис. 7.8. Аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой
Пружина 15 служит для начального поджатия блока цилиндров к торцовому распределителю 14.
При вращении вала 1 и блока цилиндров поршни 16, скользя по рабочей поверхности шайбы 7, совершают возвратно-поступательное движение с амплитудой, зависящей от угла наклона рабочей поверх-ности шайбы к оси вала. Изменение направления подачи насоса про-изводится изменением направления наклона шайбы, т.е. угла (рис. 7.7,а). При повороте диска против часовой стрелки на угол вверх относительно нейтрального положения, отмеченного на рис. 7.7,а осевой линией, полости всасывания и нагнетания насоса меняются местами. В результате изменяется направление потока рабочей жид-кости.
Подпоршневые объемы через отверстия на торце блока цилинд-ров соединяются с соответствующими каналами на торцовом распре-делителе, чем обеспечивается чередование циклов всасывания и на-гнетания. Всасывающие магистрали основного насоса соединены с нагнетательной магистралью насоса подпитки.
Данная конструкция аксиально-поршневого насоса обладает на-ряду с реверсивностью свойством обратимости. Это свойство исполь-зуется при создании на базе насоса гидромотора.
При подаче рабочей жидкости под давлением в одну из полостей гидромотора подпоршневые полости через отверстия на торце блока цилиндров и соответствующие каналы торцового распределителя со-единяются с магистралью высокого давления, которое, воздействуя на цилиндры, создает тангенциальные составляющие силы на поверхно-сти контакта башмаков с наклонной плоскостью диска. За счет этих составляющих создается крутящий момент на валу гидромотора.
Регулируемый гидронасос рассмотренной выше конструкции в агрегате с нерегулируемым или регулируемым гидромотором обра-зует ГОП.
Радиально-поршневые гидромашины используют для передачи больших крутящих моментов при небольшой частоте вращения валов. Поэтому в ГОП тракторов радиально-поршневые гидромоторы уста-навливают непосредственно в ведущих колесах трактора (мотор-колеса).
На рис. 7.9 показан гидромотор, установленный на одном из первых образцов колесного трактора с ГОП. Он представляет собой радиально-поршневую гидромашину эксцентрикового типа с пятью цилиндрами, прикрепленными кронштейнами к ободу ведущего коле-са 1трактора. Внутри цилиндров 2 размещены поршни 6, шатуны 5 которых нижними головками дугообразной формы опираются на под-вижную обойму, надетую на эксцентрик 4 неподвижной оси 3. Рабо-чая жидкость от насоса по напорной линии, по одному из трубопро-водов 7, каналу в неподвижной оси 3 через распределитель 8 поступа-ет в поршневую полость и перемещает поршни. Нижние головки ша-тунов, скользя по неподвижному эксцентрику оси, приводят во вра-щение блок цилиндров, а вместе с ним ведущее колесо трактора.
Существенным недостатком эксцентриковых радиально-поршневых гидромоторов является высокая степень неравномерности крутящего момента. Для сельскохозяйственных тракторов этот недос-таток особенно сказывается при работе МТА на пониженных техно-логических скоростях (до 1 км/ч), когда пульсация крутящего момен-та приводит к тому, что трактор движется рывками. Этот недостаток может быть устранен при применении многоходовых высокомомент-
ных гидромоторов, у которых поршни совершают несколько ходов за один оборот ротора. Однако такие гидромоторы сложнее и дороже одноходовых.
Рис. 7.9. Мотор-колесо с радиально-поршневым гидромотором
Радиально-поршневые гидромоторы, как одноходовые, так и многоходовые не получили широкого распространения в ГОП трак-торов и самоходных машин.
Значительные размеры и масса радиально-поршневого гидромо-тора создают значительные динамические нагрузки на детали транс-миссии, что ограничивает повышение рабочих скоростей трактора. Для уменьшения влияния скорости на динамические нагрузки ис-пользуют гидромоторы, у которых блок цилиндров неподвижен и ук-реплен на кожухе оси трактора. В этом случае вращается только вал с установленным на нем ведущим колесом.
Ограниченное использование радиально-поршневых гидромото-ров в ГОП тракторов объясняется также их недостаточной надежно-стью, малой универсальностью и высокой стоимостью.
Полнопоточные гидрообъемные передачи. Полнопоточные ГОП получили распространение в трансмиссиях малогабаритных са-дово-огородных тракторов, тракторов для коммунального хозяйства, вспомогательных дорожных и строительных работ, т.е. там, где абсо-лютные потери мощности на передвижение машины невелики и ком-
пенсируются высокой ее маневренностью, легкостью управления и простотой компоновки.
Другая сфера применения полнопоточных ГОП -трансмиссии специализированных тракторов, где ее недостатки компенсируются гибкостью компоновки, расширением возможностей агрегатирования и упрощением передачи энергии потребителям.
Еще одна область использования полнопоточных ГОП -само-ходные несущие шасси, оборудованные уборочными машинами (зер-ноуборочные, кормоуборочные, свекло-и картофелеуборочные ком-байны), для которых важнейшим технологическим требованием яв-ляется согласование скорости движения с урожайностью убираемой культуры, обусловливающей внешнюю нагрузку.
Полнопоточные ГОП ограниченно используются в трансмисси-ях гусеничных тракторов промышленного и сельскохозяйственного назначения.
В качестве примера рассмотрим схему полнопоточной ГОП ма-логабаритного трактора МТЗ-082 с двигателем мощностью 9,2 кВт (рис. 7.10). Регулируемый аксиально-поршневой насос 1 и нерегули-руемый аксиально-поршневой гидромотор 2 образуют закрытую сис-тему, в которой роль насоса подпитки и одновременно радиатора-охладителя выполняет бак-аккумулятор 5. В гидросистему включены предохранительные клапаны 3, обратные клапаны 4 и фильтр 6.
Рис. 7.10. Схема ГОП малогабаритного трактора МТЗ-082
Бак-аккумулятор периоди-чески через клапан 4 и фильтр 6 подает объем жидкости, компен-сирующий утечки в системе ме-жду насосом 1 и гидромотором 2.
Утечки, обусловленные не-герметичностью уплотнений в системе, компенсируются доза-правкой из внешней емкости (на схеме не показано) через клапан 7 при перемещении рукоятки 8 бака-аккумулятора 5 в нижнее положение (на рис. 7.10 показа-но штрих -пунктиром).
На рис. 7.11 приведена мо-ноблочная полнопоточная ГОП, которая может устанавливаться на трактор по заказу вместо ФС и ступенчатой КП. ГОП состоит
из двух аксиально-поршневых гидромашин. Рабочий объем регули-руемого насоса 4 несколько меньше объема регулируемого мотора 3. Угол наклона шайб 2 и 5 изменяется при помощи гидроцилиндров 8 и
7. Вал 6 насоса связан с двигателем трактора, а вал 1 мотора – с цен-тральной передачей.
Рис. 7.11. Схема моноблочной полнопоточной ГОП
Необходимо отметить, что все преимущества ГОП проявляются только при наличии системы их автоматического регулирования. Применение ГОП в приводе к ведущим колесам трактора сдерживает-ся их более низким КПД (не более 0,75…0,85) по сравнению с меха-ническими передачами.
Двухпоточные гидрообъемные передачи. В двухпоточных ГОП происходит разделение потока мощности на две параллельные ветви -гидравлическую и механическую, которые затем объединяют-ся в единый поток.
Применение двухпоточной ГОП на тракторе позволяет получить прирост производительности при сохранении КПД передачи на уров-не ступенчатой КП с переключением передач на ходу.
Фирма Фендт с 1997 г. устанавливает двухпоточную трансмис-сию "Варио" на универсальный колесный трактор "Фаворит 926" мощностью 191 кВт (260 л.с.). Бесступенчатое регулирование скоро-сти трактора от 0,2 до 50 км/ч осуществляется с помощью ГОП и двух диапазонов КП.
Схема двухпоточной передачи "Варио" с дифференциальным звеном на входе показана на рис. 7.12. Силовой поток от коленчатого вала 1 двигателя через маховик 2 и полый вал 14 направляется на во-
дило 12 планетарного ряда, где он разветвляется на две части. Одна часть силового потока передается чисто механическим путем через сателлиты 11, солнечную шестерню 13 и цилиндрическую пару шес-терен 6 и 7 на суммирующий вал 15.
Другая часть силового потока через эпицикл 10 и цилиндриче-скую пару шестерен 8 и 9 передается на вал 15, пройдя преобразова-ние в ГОП, состоящей из регулируемого насоса 3 и двух регулируе-мых гидромоторов 4 и 5.
Рис. 7.12. Схема двухпоточной передачи “Варио” трактора Фендт
На валу 15 обе части силового потока суммируются и направ-ляются в двухдиапазонную КП 16 и от нее -к переднему (ПВМ) и заднему (ЗВМ) ведущим мостам.
Гидронасос 3 и гидромоторы 4 и 5 управляются совместно. Максимальная подача насоса и расход гидромоторов осуществляются при наклоне блоков на угол 45о. Остановка трактора производится при установке блоков насоса 3 и моторов 4 и 5 в положение нулевой подачи. Для разгона трактора необходимо при постоянной произво-дительности гидромоторов 4 и 5 постепенно увеличивать подачу на-соса 3 до максимальной. Для реверсирования хода трактора следует изменить направление потока рабочей жидкости от насоса наклоном блока в противоположную сторону, при этом максимальный гол на-клона ограничивается 30о.
На пахоте со скоростью 8 км/ч гидравлическая составляющая крутящего момента достигает 75%, механическая -25%.
Управление ГОП производится автоматически установленной
При трогании трактора основной поток мощности от двигателя на суммирующий вал 15 передается через ГОП. Затем с увеличением скорости возрастает поток мощности, передаваемый механическим путем через шестерни 6 и 7 на вал 15 и далее в КП 16.
При скорости движения трактора, близкой к 50 км/ч, гидромото-ры 4 и 5 устанавливаются в положение нулевого расхода при задан-ной производительности насоса 3. В результате вал насоса останавли-вается и блокирует через шестерни 8 и 9 эпицикл 10. Крутящий мо-мент от двигателя к КП 16 передается только механическим путем с высоким КПД.
содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 ..