Транспортно-технологические автомобили для сельского хозяйства имеют ряд конструктивных особенностей. Это касается, прежде всего, коробок передач, шин и колес и тормозных систем [2,10,13,22].
Коробки передач
На автомобиле КАЗ-4540 установлена механическая восьмиступенчатая коробка (рис.9.1.), выполненная в одном блоке с раздаточной коробкой.
Рис.9.1. Коробка передач (а) и синхронизатор (б) автомобиля КАЗ-4540:
1 – первичный вал; 2 – пневмоцилиндр переключения делителя; 3 - зубчатое колесо первичного вала; 4 – зубчатый венец; 5 – синхронизатор делителя; 6 – шток переключения делителя; 7 – зубчатое колесо V11 и V111 передач; 8, 11 – синхронизаторы; 9 – зубчатое колесо V и V1 передач; 10 - зубчатое колесо 111 и 1V передач; 12 – вторичный вал; 13 – зубчатое колесо 1 и 11 передач; 14 – крышка коробки передач; 15 – рычаг переключения заднего хода; 16 – шлицевая муфта; 17 – промежуточный вал; 18 – зубчатое колесо заднего хода; 19 – маслоприемник гидронасоса; 20 – зубчатое колесо 111 и 1V передач промежуточного вала; 21 – зубчатое колесо V и V1 передач промежуточного вала; 22 – зубчатое колесо V11 передачи промежуточного вала; 23 – зубчатое колесо привода промежуточного вала; 24 – масляный гидронасос; 25 – ступица синхронизатора; 26 – блокирующее кольцо; 27 – скользящая муфта; 28 – шарик-фиксатор; 29 – сухарь фиксатора; 30 – направляющая пружины фиксатора; 31 – пружина фиксатора; 32 – стяжная пружина.
Коробка состоит из основной трехходовой четырехступенчатой коробки и встроенного двухступенчатого делителя передач и имеет две передачи заднего хода. Все передачи переднего хода синхронизированы. Привод включения четырех передач переднего хода и передач заднего хода – механический, осуществляется рычагом, установленным в кабине водителя. Привод управления делителем – электропневматический с помощью переключателя, расположенного в рукоятке рычага переключения передач.
Масса коробки передач со смазкой (4л) – 200 кг, межцентровое расстояние 160 мм, диапазон передаточных чисел 9,42.
Картер коробки передач выполнен из серого чугуна. С правой стороны картера расположен люк для установки коробки отбора мощности. Отбор мощности для привода масляного насоса гидросистемы самосвальной установки осуществляется от промежуточного вала. Кроме того, предусмотрена возможность отбора мощности и от торца вторичного вала.
Смазочная система коробки передач комбинированная: с использованием принудительного смазывания с помощью масляного насоса 24 и разбрызгиванием.
В картере коробки передач установлены первичный 1, вторичный 12 и промежуточный 17 валы, а также ось шестерни заднего хода. Ведущий вал 1 установлен на двух опорах. Роликовый подшипник передней опоры воспринимает только радиальные нагрузки. Задний шариковый подшипник задней опоры закреплен в передней стенке картера крышкой и стопорным кольцом, благодаря чему воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки, действующие на ведущий вал. На ведущем валу установлены детали: шестерня 3 на игольчатом подшипнике, зубчатый венец 4 и синхронизатор 5 привода промежуточного вала. В выточке ведущего вала установлен роликовый подшипник, являющийся передней опорой ведомого вала и воспринимающий только радиальные нагрузки. Шариковый подшипник, служащий задней опорой ведомого вала, воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки.
На ведомом валу установлены синхронизаторы 8 и 11, а также шестерни 7, 9, 10 и 13. Ступицы муфт синхронизаторов посажены на ведомом валу на шпонках, а шестерни – на игольчатых и конических роликовых подшипниках.
Промежуточный вал 17 выполнен заодно с прямозубой шестерней первой передачи. Он установлен на роликовом подшипнике и шариковом подшипнике, наружное кольцо которого закреплено стопорным кольцом в передней стенке картера. На промежуточном валу с помощью сегментных шпонок закреплены шестерни 20, 21, 22 и 23, находящиеся в постоянном зацеплении соответственно с шестернями 10, 9, 7 ведомого вала и шестерней 3 ведущего вала.
На оси на роликовом подшипнике установлена шестерня 18 заднего хода.
Синхронизаторы 5, 8 и 11 одинаковы по устройству, но отличаются размерами. Синхронизаторы не позволяют вводить в зацепление муфты зубчатых колес, вращающихся с разными угловыми скоростями, выравнивают их угловые скорости, чем обеспечивают легкое безударное переключение передач.
Отличительной особенностью коробки передач является применение энергоемких синхронизаторов муфтового типа. Такие синхронизаторы имеют небольшие габаритные осевые размеры, за счет чего появилась возможность существенно повысить жесткость валов и снизить массу агрегата (осевые размеры коробки передач уменьшены, по сравнению с аналогичными коробками, в которых применены синхронизаторы других типов, на 70-100 мм). Кроме того, муфтовый синхронизатор обладает полной ремонтопригодностью по каждому из элементов (зубчатому венцу, ступице, муфте, блокирующему кольцу, пружинам и сухарям), его блокирующие элементы имеют весьма малый инерционный момент и практически не чувствительны к крутильным колебаниям в трансмиссии автомобиля; в нем используются зубчатые венцы большого диаметра, которые долговечнее венцов малого диаметра.
Интересной новинкой является то, что фиксаторы синхронизатора могут перемещаться только в осевом направлении, не качаются относительно осей, в результате чего при тех же габаритных осевых размерах синхронизатора его несущая способность повысилась на 15-20%.
Боковые поверхности зубьев муфты, а также зубчатых венцов, с которыми она зацепляется, выполнены со скосами 3-4о, которые при включении передач образуют «замок», предотвращающий самовыключение передач. В ступицах просверлены три радиальные отверстия под пружины фиксаторов. В нейтральном положении шариковые фиксаторы находятся в канавках муфты. Статическое усилие, необходимое для вывода муфты из нейтрального положения, 350-450 Н (35-45 кгс).
Фрикционные кольца имеют коническую поверхность, на которой нарезаны винтовые канавки для выдавливания масла с конических поверхностей трения при прижатии фрикционного кольца к конусу включаемого колеса.
Механизм переключения передач (рис.9.2.) смонтирован в верхней крышке 14 коробки передач.
Рис. 9.2. Механизм переключения передач коробки передач КАЗ-4540:
1 – распорная втулка; 2 – крышка пневмоцилиндра; 3 – тарелка; 4 – малая пружина; 5 – большая пружина; 6 – стакан; 7 – поршень; 9 – заглушка; 20 – выключатель фонаря заднего хода; 22 – выключатель контрольной лампы делителя; 23 – уплотнительное кольцо; 26 – уплотнительный чехол; 28 - проставка; 29 – прокладки; 30 – шплинт.
Он состоит из четырех штоков 10, 11, 17 и 21 с вилками 13, 16, 18 переключения передач и головкой рычага 19 заднего хода, поводков 14, 15 и 25 штоков, трех шариковых фиксаторов штоков, фиксатора плунжера стопорного штока, предохранителя механизма переключения передач, трехпозиционного пневмоцилиндра 8 с предварительно поджатыми пружинами, блока 27 электропневматических клапанов управления пневмоцилиндром переключения передач, устройства 24 аварийного включения делителя и концевых выключателей нормально-замкнутого типа с шестигранной выходной частью.
Штоки первой, второй, третьей и четвертой передач имеют по три лунки для фиксации вилок в нейтральном и двух крайних положениях. Шток вилки заднего хода фиксируется только в нейтральном положении.
Замок для предотвращения возможности одновременного включения двух передач смонтирован в верхней части механизма переключения передач над поводками штоков вилок переключения передач и состоит из плунжера стопорного штока и поводков штоков вилок. В нижней части плунжера выполнен паз, ширина которого позволяет пройти только одному поводку штока, два других при этом остаются запертыми. Включить можно только ту передачу, поводок которой стоит под поперечным пазом плунжера. Имеется предохранитель случайного включения передачи заднего хода. Он создает дополнительное сопротивление, поэтому при включении заднего хода к рычагу переключения передач необходимо приложить дополнительное усилие.
Блок электропневматических клапанов предназначен для управления трехпозиционным пневмоцилиндром делителя. Он смонтирован на крышке коробки передач и состоит из корпуса и двух клапанов.
Электрическая схема привода делителя коробки передач представлена на рис.9.3.
Рис. 9.3. Электрическая схема привода делителя коробки
передач КАЗ- 4540:
1 – реле; 2, 3, 4, 6 – выключатели; 5 – датчик блокировки включения делителя; 7 – двухпозиционный переключатель.
Она включает в себя реле 1, установленное на дополнительном щитке, датчик 5 блокировки включения делителя, выключатели 2, 3 и 6, установленные на механизме переключения передач и управляемые штоком вилки выключения делителя, двухпозиционный переключатель 7, установленный на рычаге переключения передач и связанный с соответствующими электропневматическими клапанами; выключатель 4, установленный в кабине водителя под педалью сцепления; электропневматические клапаны высшего и низшего диапазонов, установленные на механизме переключения передач; контрольную лампу красного цвета, установленную на щитке приборов. Переключатель 7 имеет верхнее и нижнее положение, соответствующее высшему и низшему диапазонам делителя.
С целью обеспечения гарантированной надежности системы управления выключатели 2 и 3 блокировки делителя выполнены дублированными. Система управления делителя получает питание от замка выключения приборов и стартера. Для нормальной работы делителя в схему введен блокировочный датчик, который установлен в контуре стояночного тормоза пневмосистемы.
Когда в системе давление достигает 520+-20 кПа (5,2+-0,2 кгс/см2), датчик 5 размыкает цепь управления реле. При этом ток поступает к системе управления делителем. В случае снижения давления система обесточивается и переключение делителя невозможно.
При включении любой из передач необходимо выключить сцепление, перевести рычаг переключения передач в положение включения передачи и установить переключатель электропневматических клапанов в требуемое положение. При этом замкнется концевой выключатель 4 и соединит электрическую цепь с обмоткой одного из электропневматических клапанов, пневматическая магистраль соединится с соответствующей полостью пневмоцилиндра. Шток делителя переместится в ту или иную сторону и замкнет контакты выключателей 2, 3, а контакты выключателя 6 разомкнутся. После того как погаснет контрольная лампа, можно включать сцепление, так как процесс включения делителя закончился.
Для переключения с одного диапазона на другой необходимо выключить сцепление, переместить рычажок переключателя электропневматических клапанов из одного положения в другое и после того, как погаснет контрольная лампа, включить сцепление.
При переключении электропневматических клапанов без выключения сцепления шток делителя займет нейтральное положение и контрольная лампочка загорится. Включение делителя произойдет при нажатии педали сцепления.
В случае неисправности в электрической или пневматической системах автомобиля для обеспечения возможности движения предусмотрено устройство аварийного включения. Оно расположено на крышке коробки передач с правой стороны по ходу движения автомобиля и включается гаечным ключом S = 17 мм поворотом шестигранной головки в ту или другую сторону до упора. При повороте рычага по часовой стрелке включается высший диапазон, против часовой стрелки – низший диапазон.
На автомобиле Урал-5557 установлена трехходовая пятиступенчатая механическая коробка передач. Вторая, третья, четвертая и пятая передачи синхронизированы. Механизм переключения передач размещен в верхней крышке коробки. Для предотвращения одновременного включения двух передач в крышке имеется замок шарикового типа.
Колеса и шины
На автомобиле КАЗ-4540 установлены дисковые колеса 254-508 с разборным ободом и тороидальными посадочными полками для бортов шины. Обод имеет разрезное замочное кольцо и неразрезные бортовые кольца.
Широкопрофильные шины размером 370/80-508Р с радиальным расположением нитей корда в каркасе выпускаются в двух вариантах: серии НР-54 с универсальным рисунком протектора и серии НР-56 с рисунком протектора повышенной проходимости. Номинальное давление воздуха в шинах 0,4 МПа (4,0 кгс/см2).
Колеса крепятся к ступицам восемью болтами с гайками. Болты правых ступиц имеют правую резьбу, левых – левую. Момент затяжки гаек 350-450 Н*м (35-45 кгс*м). Гайки затягиваются в последовательности «крест-накрест» (попарно-диаметрально противоположные гайки). Для облегчения отворачивания гаек после длительной эксплуатации допускается применение графитной смазки. Для центрирования колес гайки крепления имеют сферическую фаску.
Запасное колесо устанавливают на передний борт платформы автомобиля-самосвала с помощью подъемного механизма, и закрепляют в держателе.
На автомобиле Урал-5557 установлены колеса 400Г-508 с тороидальной поверхностью посадочных полок обода. Шины 1200*500-508 модели И-247Б с регулируемым давлением. Номинальное давление воздуха в шинах 350 кПа (3,5 кгс/см2).