содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ..
-
Электрические передачи тракторов
Электрические передачи (ЭП) могут выполняться по двум прин-ципиальным схемам.
В первой из них источник электрической энергии находится на тракторе и представляет собой аккумуляторную батарею или генера-тор. В последнем случае ЭП преобразует механическую энергию дви-гателя внутреннего сгорания в электрическую энергию электрогене-ратора, а затем, обратно, в механическую энергию электродвигателя.
По второй схеме источник электрической энергии находится вне трактора и ЭП преобразует электрическую энергию, поступающую извне, в механическую электродвигателя.
Практическое применение на тракторах получила первая схема с ДВС и генератором, приводимым от него, по характеру работы анало-гичная полнопоточной ГОП. Эта передача реализуется в двух вариан-тах: в виде электрической трансмиссии, когда электродвигатели уста-навливаются в ведущих колесах трактора (мотор-колеса), это исклю-чает необходимость в применении механических передач, и в виде полнопоточной ЭП, выполняющей роль КП и не исключающей при-менение других агрегатов механической трансмиссии. Такие транс-миссии называют электромеханическими.
Схема ЭП с источником энергии вне трактора не получила раз-вития ввиду сложности передачи электрической энергии от внешнего источника питания (трансформаторной подстанции), хотя такие по-пытки предпринимались в нашей стране.
Так, например, 1949-1956 г. были разработаны, изготовлены опытные образцы и прошли испытания электротракторы ХТЗ-15 мощностью 44 кВт на базе гусеничного трактора ДТ-54 и ЭТ-36 мощ-
ностью 28 кВт на базе колесного трактора МТЗ-2. На электротракто-рах были установлены трехфазные асинхронные двигатели с питани-ем от трансформаторной подстанции с помощью кабеля длиной до 800 м, наматываемого или сматываемого с барабана, установленного на трактор на месте двигателя, с помощью специального кабелепри-емного устройства. Работы выполнялись тракторными заводами, НАТИ, Всесоюзным научно-исследовательским институтом электри-фикации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Институтом автоматики и телемеханики АН СССР, Московской сельскохозяйственной академи-ей (ТСХА).
Широкая эксплуатационная проверка выявила ряд принципи-альных недостатков таких систем, которые делают их нецелесообраз-ными для применения на тракторах общего назначения: низкая уни-версальность, невозможность работы на транспорте, необходимость их буксирования из загона к загону; большие затраты дефицитной меди для изготовления кабеля, электродвигателей, трансформаторных подстанций, большие капитальные затраты на развитие сети высоко-вольтных линий; низкий срок службы кабеля; сложность эксплуата-ции в полевых условиях. В 1956 г. было принято решение о прекра-щении этих работ.
Первая схема с источником энергии в виде генератора, распо-ложенного на тракторе, получила развитие при создании отечествен-ных дизельных электротракторов промышленного назначения типа ДЭТ-250.
В ЭП могут применяться машины переменного и постоянного тока. Первые имеют меньшую массу и более простую конструкцию, чем машины постоянного тока. В тяговых и транспортных машинах передачи на переменном токе не применяются, так как пока не най-дены рациональные способы регулирования асинхронных двигателей. У тягово-транспортных машин с ЭП на постоянном токе авто-матически в широком диапазоне поддерживается обратная зависи-мость между тяговым усилием и скоростью движения, т.е. обеспечи-вается гиперболическая тяговая характеристика, являющаяся идеаль-
ной для трактора. В этом состоит основное преимущество ЭП.
На гусеничном тракторе промышленного назначения отечест-венного производства ДЭТ-250М и последующих поколениях этой модели ДЭТ-250М2 и ДЭТ-350Б1Р1 применена электромеханическая трансмиссия, включающая ЭП с машинами постоянного тока, двух-ступенчатый планетарный механизм поворота, конечные передачи.
Схема электромеханической трансмиссии трактора приведена на рис. 7.13.
Силовой генератор 3 постоянного тока, с тремя обмотками воз-
буждения питает тяговый двигатель 16 специального возбуждения. Обмотка параллельного возбуждения 4 силового генератора включе-на в главную цепь через предохранитель 7 и добавочное сопротивле-ние 8. Обмотка независимого возбуждения 22 питается от бортовой сети трактора напряжением 24 В через контактор 20 и сопротивление
19. Последнее изменяет режим работы генератора в зависимости от мощности, развиваемой дизелем 1. Обмотка последовательного воз-буждения 5 силового генератора включается в главную цепь так, что-бы магнитный поток, создаваемый ею, был направлен навстречу маг-нитному потоку двух других обмоток возбуждения генератора.
Рис. 7.13. Упрощенная схема электромеханической трансмиссии трактора:
1 – дизель; 2 – фрикционное сцепление; 3 – силовой генератор; 4 -обмотка параллель-ного возбуждения; 5 – обмотка последовательного возбуждения; 6 – привод генератора; 7 – предохранитель; 8, 18, 19 – сопротивления; 9 – обмотка дополнительных полюсов; 10, 22 – обмотка независимого возбуждения; 11 – обмотка специального возбуждения; 12, 17, 20 – контакторы; 13 -двухступенчатый планетарный механизм поворота; 14 – ведущее колесо; 15 – центральная передача; 16 – тяговый электродвигатель; 21 – акку-муляторная батарея; 23 – обмотка возбуждения возбудителя; 24 -возбудитель
Тяговый электродвигатель 16 имеет обмотку независимого воз-буждения 10, питающуюся через контакторы 12 и 17 от бортовой сети
трактора, и обмотку специального возбуждения 11, питающуюся от якоря возбудителя 24. В силовую цепь тягового электродвигателя включено добавочное сопротивление 18, которое вместе с обмоткой 9 дополнительных полюсов тягового электродвигателя 16 служит для обеспечения падения напряжения и питания обмоток возбуждения возбудителя 23 при прохождении тока нагрузки Jн по участку 2D -С15 главной цепи.
Основными элементами электрической части трансмиссии трак-тора являются: силовой генератор 3 постоянного тока; тяговый элек-тродвигатель 16 постоянного тока, возбудитель 24, комплект аппара-туры управления, в который входит контактная панель, панели со-противлений, контроллер управления, ящик сопротивлений и пере-ключатели.
При рабочем режиме скорость переднего и заднего хода тракто-ра ДЭТ-250М2 меняется в пределах 1,2...15 км/ч, тяговое усилие на крюке -от 270 кН до нуля. При транспортном режиме скорости пе-реднего и заднего хода трактора изменяются в диапазоне от 2 до 19 км/ч, тяговое усилие на крюке от 185 кН до нуля.
Силовой генератор. Он предназначен получения электрической энергии, которая используется затем в приводе тягового электродви-гателя центральной передачи и ведущих колес трактора. Задачей си-лового генератора является полное использование мощности двигате-ля и передача этой мощности тяговому электродвигателю.
В конструкции ДЭТ-250М мощность двигателя хорошо исполь-зуется при силе тока нагрузки 400…700 А, что соответствует всему рабочему диапазону трактора под нагрузкой.
Нормальным режимом работы дизель-генераторной установки считается режим, при котором дизель работает в зоне максимальной мощности, и генератор развивает максимальную мощность. При не-обходимости тракторист может уменьшить мощность дизель-генераторной установки путем уменьшения подачи топлива в цилин-дры двигателя. При этом последний переходит на одну из частичных характеристик. Одновременно контроллер управления, связанный с педалью подачи топлива, включает в цепь обмотки параллельного возбуждения 4 генератора 3 добавочное сопротивление 8 (см. рис. 7.13). При этом уменьшаются магнитный поток генератора, напряже-ние, индуктируемое генератором и скорость движения трактора.
Тяговый электродвигатель. Основное требование к электро-механической трансмиссии трактора типа ДЭТ-250М -полное ис-пользование максимальной мощности двигателя при всех режимах работы трактора и обеспечение автоматического изменения его тяго-вого усилия и скорости в зависимости от внешних сопротивлений.
Сила тяги и скорость трактора связаны с моментом тягового электро-двигателя и частотой его вращения. Зависимость момента электро-двигателя от частоты вращения якоря называется внешней скорост-ной характеристикой электродвигателя.
Из характеристик электродвигателей постоянного тока с раз-личными способами возбуждения видно (рис. 7.14), что наиболее близка к требуемой характеристике 4 внешняя скоростная характери-стика 3 электродвигателя с последовательным возбуждением, у кото-рой сила тока возбуждения и магнитный поток прямо пропорцио-нальны силе тока нагрузки.
Рис. 7.14. Внешняя скоро-стная характеристика электродвигателя посто-янного тока с различны-ми способами возбужде-ния:
1 – параллельное возбуж-дение; 2 – смешанное воз-буждение; 3 – последова-тельное возбуждение; 4 – требуемая внешняя скоро-стная характеристика; 5 – характеристика электро-двигателя ЭДТ –166А
Для электродвигателя с последовательным возбуждением необ-ходимо применять специальную защиту от разноса якоря при малых нагрузках (например, при движении трактора под гору), устанавли-вать в главной цепи аппараты для изменения направления движения трактора (реверсоры), которые требуют тщательного ухода, приме-нять специальную систему торможения трактора на уклонах при по-мощи электромашин. На тракторе ДЭТ-250М стали устанавливать электродвигатель с двумя параллельными обмотками возбуждения (см. рис. 7.13): независимой 10, питающейся от бортовой сети трак-тора напряжением 24 В и специальной 11, питающейся от возбудите-ля. Внешняя скоростная характеристика 5 электродвигателя ЭДТ-166А близка к требуемой 4 ( см. рис. 7.14).
Возбудитель. Система возбуждения автоматически поддержи-вает заданный режим работы генератора и двигателя, независимо от изменения силы тока нагрузки, причем на тракторе такая система вы-полняется так, что двигатель и генератор работают в режиме посто-янной мощности.
Возбудитель предназначен для питания обмотки специального возбуждения тягового электродвигателя при наличии переменной на-
При увеличении внешнего сопротивления увеличивается сила тока нагрузки, что вызывает увеличение магнитного потока, а следо-вательно, суммарного потока электродвигателя.
При этом частота вращения якоря тягового электродвигателя уменьшается, а крутящий момент, развиваемый им, увеличивается, скорость движения трактора уменьшается, а сила тяги увеличивается.
Аппараты управления электропередачей трактора. Они слу-жат для включения и выключения тока в цепях возбуждения силового генератора, тягового электродвигателя и возбудителя, а также для за-щиты цепей электросхемы от перегрузок и замыкания.
Они включают: контакторы, реле, селеновые выпрямители, пре-дохранители, панели сопротивлений, переключатели.
-
Уход за гидродинамическими, гидрообъемными и электрическими передачами
Техническое обслуживание гидродинамического трансформато-ра состоит в контроле уровня масла, его доливке в рабочие полости, в промывке масляного фильтра и в замене масла с промывкой сапуна.
В гидротрансформаторах отечественных тракторов применяется веретенное масло АУ или индустриальное И-12А зимой; моторные масла М-8В2 и М-8Г2 летом.
При контроле уровня масла в гидротрансформаторе запускают двигатель и на малой частоте вращения включают сцепление (если таковое предусмотрено конструкцией трактора), поставив рычаг пе-реключения передач в нейтральное положение.
Контроль и при необходимости долив масла производят при подготовке трактора к эксплуатационной обкатке, а также в сроки, предусмотренные инструкцией по эксплуатации.
Уровень масла измеряют через 3...5 мин работы двигателя и при необходимости масло доливают до верхней метки щупа.
Промывку фильтра гидротрансформатора следует проводить неэтилированным бензином, растворителем нитроэмали или ацетоном после обкатки трактора, а также для отечественных тракторов через 500 и 1000 ч работы. Через 1000 ч работы производят замену масла, а два раза в год -сезонную замену.
Среди возможных неисправностей гидротрансформатора от-метим следующие.
Высокая температура рабочей жидкости обусловлена: недопус-тимо высокой тяговой нагрузкой; высоким или, наоборот, низким
уровнем рабочей жидкости в гидротрансформаторе.
Причинами повышенного шума в гидротрансформаторе могут быть: выход из строя подшипника; разрегулировка клапана круга циркуляции или блокировки гидротрансформатора; неисправность насоса подпитки. Утечка масла через манжету фланца карданной пе-редачи может происходить из-за износа или повреждения манжеты уплотнения.
Причин перегрева масла ГОП может быть несколько: низкий уровень масла, течь масла через предохранительный клапан маслоох-ладителя из-за повреждения или засорения канала. Перегрев масла ГОП может произойти при засорении элемента всасывающего фильт-ра, а также засорении или сплющивании всасывающего трубопрово-да.
Причинами возникновения шума в ГОП могут быть: наличие воздуха в гидоприводе, что устраняется дозаправкой и исключением подсоса воздуха из атмосферы; недостаточная изоляция трубопрово-дов от несущих элементов конструкций, что устраняется изоляцией эластичными прокладками.
Медленный разгон и низкая скорость трактора с ГОП могут происходить вследствие попадания воздуха в ГОП, что устраняется описанными выше способами, либо износа или повреждения деталей насоса или мотора, что устраняется их заменой.
В процессе многолетней эксплуатации тракторов типа ДЭТ-250М в нашей стране накоплен большой опыт эксплуатации, ухода и устранения неисправностей электромеханической передачи. В ре-зультате сформировались правила эксплуатации, которые являются универсальными для электрических передач тракторов подобного ти-па.
В процессе эксплуатации трактора электрические машины, при-боры и провода работают в неблагоприятных условиях (запылен-ность, влага, грязь, повышенные температуры). Попадание в машины, приборы и на провода масла, воды и дизельного топлива ухудшает изоляционные свойства материалов и может явиться причиной корот-кого замыкания цепей. Поэтому все машины, приборы, провода и контакты должны быть всегда чистыми и сухими.
При работающем тракторе или только двигателе отдельные цепи высоковольтного оборудования находятся под напряжением до 600 В, а нормальное рабочее напряжение составляет 400…450 В, что опасно для обслуживающего персонала. Поэтому техобслуживание и ремонт разрешается проводить только при неработающем двигателе и вы-ключенной аккумуляторной батарее.
Все электрические аппараты должны быть защищены ограж-
помощь при поражении током.
Техническое обслуживание электрических машин (силового ге-нератора, возбудителя, тягового электродвигателя) проводится с це-лью проверки и поддержания чистоты и плотности контактных со-единений, состояния обмоток, щеток, подшипников щеткодержателей и коллекторов, а также смазки подшипников и подтягивания крепеж-ных резьбовых соединений.
Возможные неисправности электрооборудования и способы их устранения приведены в инструкции по эксплуатации соответствую-щего трактора с электрической передачей.
-
Тенденции развития
Гидродинамические передачи. В связи с тенденциями расшире-ния универсальности и повышения транспортных скоростей сельско-хозяйственных тракторов в перспективе можно ожидать более широ-кого применения гидродинамических муфт и трансформаторов на тракторах интегрального типа и других тракторах нетрадиционной компоновки и на универсальных сельскохозяйственных колесных тракторах высокой мощности, используемых на транспорте, на лесо-заготовительных работах, работах на пересеченной местности.
Однако применение гидродинамических передач на сельскохо-зяйственных тракторах в обозримой перспективе по-прежнему будет ограниченным и вряд ли они составят серьезную конкуренцию меха-ническим КП прогрессивного типа (диапазонным многоступенчатым с переключением на ходу).
Сохраняется тенденция применения на гусеничных и колесных промышленных тракторах средней и высокой мощности гидродина-мических передач в сочетании с планетарными КП.
Сохранится тенденция применения на промышленных тракторах малой и средней мощности взаимозаменяемых трансмиссий (гидро-транформатор с КП на механическую ступенчатую КП).
В обозримой перспективе механические КП на промышленных тракторах не смогут серьезно конкурировать с гидродинамическими передачами.
Перспективным следует считать применение в тракторных трансмиссиях блокируемых гидродинамических муфт и комплексных
гидротрансфоматоров.
Гидрообъемные передачи. В настоящее время область примене-ния полнопоточных ГОП в трансмиссиях тракторов определилась: малогабаритные садово-огородные тракторы, тракторы для комму-нального хозяйства; вспомогательные -для различных видов строи-тельных работ, индивидуальные транспортные средства высокой про-ходимости -колесные и гусеничные; специализированные тракторы для сельского хозяйства, характеризующиеся гибкой нетрадиционной компоновкой; несущие самоходные шасси многоцелевого назначения, агрегатируемые с различными самоходными уборочными машинами.
В перспективе эти традиционные сферы применения в трансмис-сиях тракторов ГОП сохранятся. Расширяться сфера применения ГОП в трансмиссиях самоходных несущих шасси применительно к различ-ным уровням их специализации и универсализации.
Перспективным направлением следует признать применение двухпоточных ГОП, которые позволяют обеспечить бесступенчатое регулирование скорости трактора в сочетании с высокими значения-ми КПД.
Применение полнопоточных ГОП в трансмиссиях тракторов сельскохозяйственного и промышленного назначения (отдельные примеры уже известны) может оказаться конкурентноспособным с другими видами передач только при условии создания эффективной и достаточно дешевой системы автоматического регулирования ГОП с целью поддержания режима максимальной мощности и оптималь-ной экономичности двигателя такого трактора.
Электрические передачи. Из рассматриваемых видов передач ЭП получили наименьшее применение на тракторах, что объясняется техническими и экономическими трудностями передачи электриче-ской энергии от стационарного источника к мобильному энергетиче-скому средству, каковым является трактор, с одной стороны, и недос-татками электрических систем локального питания, установленных на самом тракторе, с другой стороны.
Пример применения ЭП в трансмиссии промышленного тракто-ра типа ДЭТ-250М является уникальным не только в отечественном, но и в зарубежном тракторостроении. Известны примеры применения электрических трансмиссий в многоосных тягачах с двигателями мощностью 736 кВт (1000 л.с.) и более.
В настоящее время известны единичные случаи применения ЭП в тракторах и тягачах высокой и сверхвысокой мощности. В перспек-тиве возможно некоторое расширение этой сферы применения ЭП.
В связи с требованиями экологии и охраны окружающей среды перспективным следует считать использование электромобилей и
электротракторов с питанием от специально созданных аккумулятор-ных батарей высокой емкости и приемлемой массы и габаритов для коммунального обслуживания мегаполисов, заводов, фабрик и других предприятий.
Тракторы с электротрансмиссией перспективны для механиза-ции локальных объектов (теплиц, птицефабрик, животноводческих ферм, а также мастерских, цехов и т.д.) с использованием локальных источников питания и кабельной подводкой электроэнергии на огра-ниченное расстояние.
В будущем целесообразно использовать экологически "чистый" трактор с электрической трансмиссией и питанием от аккумулятор-ных батарей или стационарного источника на рытье тоннелей, канав или котлованов с плохой проветриваемостью.
Ведущие мосты тракторов
Ведущие мосты колесных и гусеничных тракторов представля-ют собой комплекс механизмов, посредством которых крутящий мо-мент от коробки передач передается к ведущим колесам трактора. Кроме того, в них размещаются тормозные и другие вспомогательные механизмы в зависимости от типа и назначения трактора.
Основными механизмами ведущих мостов являются:
-
центральная (главная) передача;
-
конечные передачи;
-
тормоза;
-
дифференциалы (у колесных тракторов) или механизмы по-ворота (у гусеничных тракторов).
У колесного трактора ведущим может быть задний или перед-ний мост или оба одновременно. У гусеничного трактора, как прави-ло, ведущим является задний мост. На быстроходных гусеничных тракторах иногда ведущий мост устанавливают спереди.
В большинстве случаев корпуса задних мостов являются частью трактора, воспринимающей значительные нагрузки со стороны дви-жителя и от сил в зацеплении шестерен внутри самого моста.
Поэтому одним из существенных требований, предъявляемых к задним мостам, является высокая жесткость корпусных деталей. Учи-тывая это, КП и конечную передачу часто выполняют в виде моно-блочной отливки или нескольких узлов, жестко соединяемых корпу-сами. Требования высокой жесткости корпусных деталей распростра-няются и на передние ведущие мосты колесных тракторов.
-
Центральная (главная) передача
Назначение, предъявляемые требования и классификация центральных передач. Центральной передачей называется агрегат трансмиссии, связывающий КП с механизмами поворота (для гусе-ничного трактора) или с дифференциалом (для колесного трактора). На тракторах с четырьмя ведущими колесами центральные передачи располагаются в картерах ведущих мостов.
Центральная передача, имеющая передаточное число порядка 3-12, служит для увеличения общего передаточного числа трансмис-сии и передачи крутящих моментов на валы, расположенные перпен-дикулярно главной оси трактора.
Помимо общих требований, предъявляемых к агрегатам транс-
миссии, центральная передача должна:
1) иметь рациональное передаточное число для обеспечения достаточной жесткости передачи при одновременной компактности и малой металлоемкости;
2) иметь достаточную жесткость опор передачи, обеспечи-вающую долговечность ее работы.
Центральные передачи классифицируются по числу и виду зуб-чатых колес и числу ступеней.
По числу зубчатых колес центральные передачи подразделяются на одинарные -с одной парой зубчатых колес и двойные -с двумя па-рами зубчатых колес. Двойные центральные передачи на отечествен-ных тракторах не применяются.
Одинарные центральные передачи по виду зубчатых колес под-разделяются на конические -с коническими зубчатыми колесами, ци-линдрические -с цилиндрическими зубчатыми колесами, червячные -с червяком и червячным колесом и гипоидные -с гипоидным зацеп-лением конических зубчатых колес.
Центральная передача, выполненная в виде червячного редукто-ра, на отечественных тракторах не применяется.
Центральные передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами применяются при наличии на тракторе КП с поперечными валами.
Наибольшее распространение имеют центральные передачи с коническими зубчатыми колесами, которые могут быть выполнены с прямым, тангенциальным и спиральным (в большинстве случаев кру-говым) зубом.
На современных тракторах широкое распространение получили конические центральные передачи с круговым зубом со средним нулевым углом наклона зубьев.
Если в конической передаче со спиральным зубом оси зубчатых колес не пересекаются, а перекрещиваютя, то мы имеем гипоидную передачу. Такие передачи в качестве центральных получили широкое распространение на автомобилях.
По числу ступеней центральной передачи различают односту-пенчатые -центральные передачи с одним передаточным числом, и двухступенчатые -центральные передачи, имеющие две переклю-чаемые передачи с разными передаточными числами.
Конструкция центральной передачи определяется общей компо-новкой трактора с учетом его назначения, номинального тягового усилия и типа движителя.
Одинарные центральные передачи. Одинарная центральная передача (рис. 8.1) компактна, имеет малую массу и невысокую стои-мость. Она проста в производстве и эксплуатации. Ее применение ог-
раничено передаточным числом
uц 7 . При увеличении передаточ-
ного числа uц увеличиваются размеры зубчатых колес, что приводит к уменьшению дорожного просвета.
Одинарная коническая центральная передача (рис. 8.1,а), со-стоящая из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, получила самое широкое распространение на тракторах. Из всех типов конических центральных передач наиболее распространена передача со спираль-ным, а в большинстве случаев -круговым зубом, выполненным по ду-ге окружности, диаметр которой определяется диаметром резцовой головки. Размеры центральной передачи с круговым зубом меньше чем с прямым. При этом минимальное число зубьев шестерни может быть доведено до Z1 = 5…6. С целью улучшения прирабатываемости зубьев число зубьев колеса Z2 и шестерни Z1 не кратно. Поэтому пе-редаточное число всех типов центральных передач с коническими зубчатыми колесами выражается не целым числом.
Рис. 8.1. Схемы одинарных центральных передач
Зубья шестерни всегда имеют левое направление спирали, хотя при этом складываются осевые силы от углов конуса шестерни и спи-рали зуба (большая осевая сила на подшипник). Это делается для то-го, чтобы не было ввинчивания шестерни на передачах переднего хо-да, что может быть причиной заклинивания передачи. В эксплуатации
при неправильной регулировке подшипников иногда происходит за-клинивание передачи при заднем ходе.
В конической передаче с круговым зубом для уменьшения влияния точности зацепления на работу передачи радиус кривизны зуба шестерни иногда выполняется несколько меньшем радиуса кри-визны зуба колеса. В результате обеспечивается локальный контакт зубьев шестерни и колеса.
КПД конической передачи с круговым зубом находится в пределах
0,97…0,98.
Одинарная цилиндрическая центральная передача (рис. 8.1,б) применяется на тракторах при наличии КП с поперечными валами. Передача состоит из ведущей шестерни 1 и ведомого колеса 2, закре-пленного на корпусе дифференциала 3. При этом зубчатые колеса мо-гут выполняться как прямозубыми, так и косозубыми. На отечествен-ных тракторах применяются только прямозубые цилиндрические зуб-чатые колеса. Более предпочтительно использование косозубых ци-линдрических зубчатых колес, так как они обладают большей несу-щей способностью и бесшумностью в работе. Однако при этом необ-ходимо учитывать, что опоры подшипников дополнительно нагружа-ются осевой силой. КПД цилиндрической центральной передачи вы-сокий -не менее 0,98.
Перспективным для тракторов является применение одинарных центральных гипоидных передач (рис. 8.1,в). Гипоидная передача представляет собой зацепление ведущего 1 и ведомого 2 конических зубчатых колес со спиральным зубом, оси которых не пересекаются, а перекрещиваются. При этом ось шестерни 1 смещена относительно оси колеса 2 на величину гипоидного смещения Е. В зависимости от требований компоновки ось шестерни может быть смещена относи-тельно оси колеса вверх и вниз. Обычно передаточное число гипод-ных передач uГП =3,5…7. В существующих конструкциях величина гипоидного смещения Е=30…45 мм.
Основными достоинствами гипоидных передач (по сравнению с коническими с круговым зубом) являются большая прочность и бес-шумность в работе.
КПД гипоидной передачи несколько ниже, чем у конической и составляет 0,96…0,97, что связано с наличием в ней наряду с попе-речным продольного скольжения зубьев. Однако наличие скольжения определяет весьма высокое сопротивление усталости зубьев гипоид-ной передачи, так как усталостное выкрашивание (питтинг) кониче-ских колес наблюдается в зоне чистого качения у полюса зацепления. В гипоидных передачах чистое качение отсутствует. Для них харак-терно скольжение зубьев при высоком давлении. Поэтому для обес-
печения нормальной работы гипоидной передачи необходимо приме-нять специальное гипоидное масло, наличие специальных присадок в котором препятствует разрушению масляной пленки в контакте зубь-ев.
На отечественных тракторах центральные гипоидные передачи не применяются. Однако они получили широкое распространение на автомобилях и зарубежных тракторах.
Одинарная центральная червячная передача (рис. 8.1,г) состоит и червяка 1 и червячного колеса 2. При этом в зависимости от требо-ваний компоновки передача может быть выполнена с верхним распо-ложением червяка и с нижним. По сравнению с центральными пере-дачами других типов червячная передача наиболее бесшумна, обеспе-чивает большую плавность зацепления и, как следствие, минималь-ные динамические нагрузки. Однако в связи с низким КПД (порядка 0,9…0,92), более высокой трудоемкостью изготовления и необходи-мостью применения для изготовления червячного колеса дорогих ма-териалов (оловянистой бронзы) центральная червячная передача не получила распространения на тракторах.
В зависимости от степени загруженности центральной передачи ее опорами служат шарикоподшипники, цилиндрические или кониче-ские роликоподшипники. При применении последних, помимо регу-лировки зацепления конических шестерен, необходима и их регули-ровка.
На рис. 8.2 представлена центральная передача ведущего моста трактора Т-150К. Центральная передача выполнена одинарной кони-ческой с круговым зубом. Вал-шестерня 17 центральной передачи ус-тановлен на два конических радиально-упорных подшипника 6 и 9. Ведомое колесо 18 установлено на корпусе 3 дифференциала, а он в свою очередь -на два конических радиально-упорных подшипника 22.
Поскольку радиально-упорные подшипники при сборке узла требуют обязательной регулировки, то в конструкции для этой цели предусмотрены регулировочные прокладки 15 и регулировочные гай-ки 20. В связи с тем, что в зависимости от направления вращения ва-ла-шестерни 17 может меняться направление действующей на него осевой силы, подшипники 6 и 9 устанавливаются с предварительным натягом.
Предварительный натяг подшипников влияет на долговечность центральной передачи. С увеличением натяга повышается стабиль-ность зацепления зубчатых колес. Однако чрезмерный натяг ухудша-ет условия работы подшипников, снижает КПД центральной передачи и приводит к ускоренному ее изнашиванию. Величина предваритель-
ного натяга подшипников в рассматриваемой конструкции зависит от толщины регулировочных прокладок 15. С уменьшением толщины прокладок при затягивании гайки 11 происходит сближение внутрен-них колец подшипников 6 и 9 и увеличивается их натяг. Для умень-шения натяга подшипников следует увеличивать толщину регулиро-вочных прокладок 15.
Рис. 8.2. Редуктор ведущего моста трактора Т-150К:
1, 4 -полуосевые шестерни; 2 -ось сателлитов; 3 -корпус дифференциала; 5 -сателлит;
6, 9 и 22 -конические роликовые радиально-упорные подшипники; 7 -стакан; 8 -кор-
пус редуктора; 10 -манжетные уплотнения; 11 -гайка; 12 -фланец; 13 -болт; 14, 15 – регулировочные прокладки; 16 – распорная втулка; 17 -вал-шестерня центральной пе-редачи; 18 -колесо центральной передачи; 19 – опорная шайба сателлита; 20 -регули-ровочная гайка; 21 -стопорная пластина; 23 – опорная шайба полуосевой шестерни
Обычно на практике натяг подшипников контролируется по мо-менту, необходимому для проворачивания вала-шестерни 17 на под-шипниках, устанавливаемых в стакане 7. Для этого стакан в сборе с валом-шестерней вытаскивают из корпуса 8 редуктора. Величина мо-мента сопротивления проворачиванию вала-шестерни принимается равной 1,0…4,0 Н.м, зависит от размеров центральной передачи и за-дается заводом -изготовителем. Необходимый осевой зазор в под-шипниках 22 обеспечивается регулировочными гайками 20, которые стопорятся пластинами 21.
Для демонтажа вала-шестерни 17 в сборе со стаканом 7 и под-шипниками 6 и 9 из корпуса 8 редуктора в данной конструкции пре-дусмотрен болт 13, при заворачивании которого осуществляется вы-ход стакана из корпуса.
Регулировка конической зубчатой пары осуществляется путем взаимного перемещения вала-шестерни 17, изменением толщины комплекта регулировочных прокладок 14, и колеса 18 с помощью ре-гулировочных гаек 20. Регулировка зацепления конической пары осуществляется только после регулировки предварительного натяга подшипников 6, 9 и осевого зазора в подшипниках 22. Перемещение колеса 18, не нарушая регулировку подшипников 22, осуществляется вращением регулировочных гаек 20 со стороны противоположных подшипников в разные стороны, но на одинаковые углы.
Правильность зацепления конической зубчатой пары проверяют по расположению пятна контакта на зубьях. Для этого на зубья шес-терни наносят слой краски и шестерню проворачивают. При правиль-но отрегулированном зацеплении конической зубчатой пары пятно контакта должно находится в средней части зуба.
Осевая сила, возникающая в зацеплении конической зубчатой пары, воздействует на колесо и вызывает его деформацию. В резуль-тате нарушается точность зацепления зубчатых колес, что ведет к увеличению шума при работе передачи и снижению ее долговечно-сти. Поэтому в тяжело нагруженных конических центральных пере-дачах для уменьшения деформации зубчатого колеса устанавливают специальный упор, расположенный напротив места зацепления зуб-чатых колес (рис. 8.3).
Наиболее широкое распространение получил регулируемый упор (рис. 8.3,а), выполненный в виде регулировочного болта 1 с бронзовым напрессованным наконечником 3 и контргайкой 2 для стопорения болта.
Реже встречаются конструкции с нерегулируемым упором (рис. 8.3,б), выполненным в виде вращающегося ролика 1, установленного на неподвижной оси 2.
Зазор между торцом зубчатого колеса и упором устанавливается в пределах 0,15…0,20 мм. В нормальных условиях эксплуатации трактора между торцом колеса и упором есть зазор. При работе трак-тора с перегрузкой зазор выбирается и часть осевой силы восприни-мается упором. В результате ограничивается деформация зубчатого колеса.
Рис. 8.3. Установка упора конического колеса центральной передачи
В современных конструкциях тракторов ведущая коническая шестерня центральной передачи часто выполняется как одно целое со вторичным валом КП или крепится на хвостовике этого вала.
Двойные центральные передачи. Двойная центральная пере-дача имеет большую массу, размеры и стоимость по сравнению с одинарной. Она применяется только на колесных тракторах при необ-
ходимости получения больших передаточных чисел ( uц
12 ) без из-
менения дорожного просвета под картером центральной передачи.
Схемы компоновки двойных центральных передач могут быть различны. При этом ее валы могут располагаться как в одной плоско-сти, так и в разных плоскостях. На рис. 8.4,а представлена наиболее распространенная схема двойной центральной передачи, в которой первая пара зубчатых колес коническая или гипоидная, а вторая – ци-линдрическая. На рис. 8.4,б первая пара цилиндрическая, а вторая – коническая или гипоидная.
Двойная центральная передача с валами, расположенными в од-ной плоскости, выполненная по первой схеме (рис. 8.4,а), представ-лена на рис. 8.5. Коническая шестерня 1 с круговым зубом выполне-на как одно целое с валом и установлена консольно. Коническое ко-лесо 2 смонтировано на одном валу с косозубой цилиндрической
шестерней 4, выполненной как одно с валом. Цилиндрическое зубча-тое колесо 5 закреплено на корпусе 7 дифференциала, который уста-новлен на два конических радиально-упорных подшипника 9. Под-шипники закреплены крышками 10 на шпильках, а с наружной сторо-ны фиксируются регулировочными гайками 8 со стопорами.
Рис. 8.4. Схемы двойных центральных передач
Регулировка подшипников 15 и 17 вала-шестерни 1 осуществля-ется прокладками и гайкой 14, как описано выше (см. рис. 8.2).
Подшипники 11 вала-шестерни 4 регулируют подбором толщи-ны комплекта регулировочных прокладок 6. Зацепление конической зубчатой пары регулируют с помощью регулировочных прокладок 18 и 6. При этом, перемещение конического зубчатого колеса 2 осущест-вляется перестановкой прокладок 6 из под фланцев гнезд 3 подшип-ников левой и правой опоры.
Двухступенчатые центральные передачи. Двухступенчатые центральные передачи применяются на колесных тракторах и грузо-вых автомобилях большой грузоподъемности. Они позволяют увели-чить диапазон передаточных чисел трансмиссии в 1,5-2 раза и удво-ить число передач при заданном количестве передач в КП.
По кинематической схеме двухступенчатая центральная переда-ча может быть одинарной и двойной (рис. 8.6). На рис. 8.6,а пред-ставлена схема двойной двухступенчатой передачи. Первая пара за-цепления всегда участвует в передаче крутящего момента и образова-на шестерней 2 и колесом 1, которые могут быть выполнены кониче-скими с круговым зубом или гипоидными. Вторая пара зацепления образована цилиндрическими шестернями 3 и 4, свободно установ-ленными на валу 5 и колесами 7 и 9, закрепленными на корпусе диф-ференциала 8. Подвижная зубчатая муфта 6 установлена на шлицах вала 5. При соединении зубчатой муфты 6 с большой шестерней 4 обеспечивается получение высшей ступени центральной передачи, а при соединении ее с малой шестерней 3 – низшей ступени.
Двухступенчатая центральная передача (рис. 8.6,б) может быть получена установкой блокируемого планетарного ряда между коле-сом 2 и дифференциалом 8. Колесо 2 по наружному диаметру выпол-нено коническим, а по внутреннему -цилиндрическим с внутренним расположением зубьев, одновременно является эпициклической шес-терней планетарного ряда.
Рис. 8.5. Двойная центральная передача с валами, расположенными в одной плоскости
Рис. 8.6. Схемы двухступенчатых центральных передач
Переключение ступеней осуществляется с помощью зубчатой муфты 5, связанной с солнечной шестерней 7 планетарного ряда.
На схеме показано положение зубчатой муфты 5 при включен-ной низшей ступени центральной передачи. Солнечная шестерня 7 планетарного ряда через зубчатую муфту 5 связана с неподвижным корпусом 6 ведущего моста. В результате крутящий момент передает-ся от шестерни 1 на колесо 2, а далее -через сателлиты 3 на водило 4, связанное с корпусом дифференциала 8. Частота вращения корпуса дифференциала 8 меньше частоты вращения ведомого колеса 2. В данном случае центральная передача работает как двойная, так как передача крутящего момента осуществляется последовательно соеди-ненными коническими зубчатыми колесами и планетарным рядом.
Высшая ступень центральной передачи получается перемеще-нием зубчатой муфты вправо (на схеме показано стрелкой). В резуль-тате широкий зубчатый венец солнечной шестерни 7 соединяет са-теллиты 3 с водилом 4 и блокирует планетарный ряд, а зубчатая муф-та 5 выходит из зацепления с неподвижным корпусом 6 ведущего моста. Колесо 2 и корпус дифференциала 8 вращаются с одинаковой угловой скоростью. Центральная передача работает как одинарная, так как преобразование крутящего момента осуществляется одной конической зубчатой парой.
Двухступенчатая центральная передача с блокируемым плане-тарным рядом перспективна для применения на тракторах большой
мощности, так как более компактна по сравнению с традиционными схемами, выполненными с неподвижными осями валов (см. рис. 8.6,а).
Выполненная по этой схеме двухступенчатая центральная пере-дача показана на рис. 8.7. На высшей ступени солнечная шестерня 9 блокируется с водилом 10 планетарного ряда (корпусом дифферен-циала) и вращается как единое целое со скоростью ведомого кониче-ского колеса. На низшей ступени солнечная шестерня 9 зубчатым венцом 6 через гайку 5 блокируется с корпусом 4 центральной пере-дачи. В результате эпициклическая шестерня 8, выполненная за одно целое с коническим колесом 1, вращает через сателлиты 2 и оси 3 во-дило 10 планетарного ряда (корпус дифференциала).
Рис. 8.7. Двухступенчатая центральная передача с блокируемым планетарным рядом
Переключение ступеней центральной передачи осуществляется перемещением солнечной шестерни 9 и выполненного как одно целое с ней зубчатого венца 6 в осевом направлении. Для включения повы-шающей ступени центральной передачи необходимо солнечную шес-терню 9 ввести в зацепление одновременно с сателлитами 2 и зубча-тым венцом 7, связанным с водилом 10 (корпусом дифференциала). Для включения пониженной ступени солнечная шестерня 9 входит в зацепление только с сателлитами 2, а выполненный за одно целое с ней зубчатый венец 6 – с зубьями гайки 5, соединенной с неподвиж-ным корпусом 4.
Поскольку центральные передачи такого типа рассчитаны на применение на мощных колесных тракторах, то с целью повышения долговечности конических зубчатых колес вал-шестерню 14 часто ус-танавливают на три подшипника: 13 радиальный роликовый и 15 и 16 конические радиально-упорные. В результате под действием сил в за-цеплении зубчатых колес происходит их меньшая деформация (не на-рушается их зацепление).
К недостаткам двухступенчатых центральных передач следует отнести сложность конструкции и невозможность осуществления пе-реключения ступеней при движении трактора без усложнения систе-мы управления.
В связи с этим двухступенчатые центральные передачи получи-ли очень ограниченное распространение на тракторах.
Смазывание центральной передачи. Смазывание зубчатых колес и подшипников центральной передачи осуществляется транс-миссионным маслом, залитым в катер, разбрызгиванием его вращаю-щимися шестернями.
В современных конструкциях конической и гипоидной цен-тральных передачах предусматривают принудительное смазывание зубьев конической пары в зоне зацепления и циркуляционное смазы-вание подшипников (см. рис. 8.5). Конические роликовые подшипни-ки 15 и 17 представляют собой своеобразные центробежные насосы, в которых под действием центробежных сил масло перекачивается со стороны меньшего диаметра роликов на сторону большего их диа-метра.
Поэтому масло к подшипникам вала-шестерни 1 должно пода-ваться в полость между подшипниками, куда обращены меньшие диаметры роликов.
Для этого в картере центральной передачи предусмотрен специ-альный широкий карман 12, из которого масло по каналу 13 попадает в полость между подшипниками. Масло, циркулируя через подшип-ник 17, установленный непосредственно у шестерни 1, попутно
обильно смазывает зубья в зоне зацепления дополнительно к тому маслу, которое захватывается колесом 2 из масляного резервуара цен-тральной передачи.
Для циркуляционного смазывания подшипника 15 в картере вы-полнен отводной канал 16, который берет начало в полости за этим подшипником. В случае засорения этого канала в полости за подшип-ником создается повышенное давление, что может привести к течи масла через уплотнения. В любом механизме, в котором применяются уплотнительные сальники, предусматривается сохранение в картере давления на уровне атмосферного. Для этой цели в картере централь-ной передачи имеется сапун.
В центральных передачах (рис. 8.7), где вал-шестерня 14 уста-навливается на три подшипника (13 – роликовом радиальном; 15 и 16 -роликовых радиально-упорных) для обеспечения принудительной смазывания конических зубчатых колес и циркуляционного смазыва-ния подшипников в картере 4 предусматривают специальный широ-кий карман 12 для забора масла и подачи его в полость между под-шипниками 15 и 16 и отводной канал 17 для удаления масла из полос-ти за подшипником 16.
Уход за центральной передачей. Техническое обслуживание центральной передачи состоит в периодической проверке и поддер-жании необходимого уровня масла в ее картере, в проверке и регули-ровке зацепления конической зубчатой пары и регулировке радиаль-но-упорных шариковых и конических роликовых подшипников.
содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ..