Общие сведения
Коробка передач (КП) служит для изменения силы тяги и скорости движения трактора в зависимости от условий работы. С помощью КП можно изменить направление движения.вперед или назад и отключить работающий двигатель от трансмиссии при остановке.
Действие КП основано на том, что вращение от коленчатого вала двигателя передается на ходовую часть через зубчатые шестерни с определенным передаточным числом на каждой передаче.
Число, показывающее, во сколько раз изменяется частота вращения ведомого вала по сравнению с ведущим или во сколько раз ведомая шестерня больше (меньше) ведущей (по числу зубьев), называется передаточным числом. Если в передаче участвует несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается перемножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче, На рис. 69 показана простейшая КП с тремя передачами переднего хода и одной задней. При введении в зацепление самой малой шестерни, расположенной на ведущем (первичном) валу с самой большой шестерней на ведомом (вторичном) валу 2, включается первая (низшая) передача. Частота вращения ведомого вала будет наименьшей по сравнению с
Рис. 69. Простейшая коробка передач:
1 - двойная шестерня заднего хода; 2 и 3 — ведомый и ведущий валы; 4 - корпус; 5 - вилки; 6 — кулиса; 7 — рычаг переключения передач; 8 - фиксатор; 9 — ползуны
частотой его вращения при зацеплении других пар шестерен, а вращающий момент — наибольшим.
Подвижные шестерни (каретки) ведущего вала передвигаются рычагом 7 переключения передач через вилки 5, которые перемещаются вместе с ползунами 9 или по ним как по направляющим. Для фиксации передачи и для того, чтобы не было самопроизвольного переключения, предусмотрены фиксаторы 8. Чтобы исключить одновременное передвижение двух ползунов и включение двух передач, в КП расположена направляющая пластина - кулиса 6.
При работе по возможности выбирают более высокую передачу для большей экономичности работы двигателя и достижения высокой производительности. Чем больше передач в КП, тем полнее используется мощность двигателя при переменной нагрузке.
Передачи тракторов можно условно разделить на три группы: основные, транспортные и замедленные.
Основные передачи (рабочего диапазона) соответствуют рабочим операциям в полевых условиях при агрегатировании трактора с сельскохозяйственными машинами. У тракторов этим передачам соответствуют скорости 5... 14 км/ч.
Транспортные передачи включают при перевозке грузов тракторными поездами и переездах машинно-тракторного агрегата. У колесных тракторов таким передачам соответствуют скорости
15...30 км/ч, у гусеничных — около 15 км/ч.
Замедленные передачи необходимы для качественного выполнения некоторых технологических процессов (работы с рассадопосадочными, корнеклубнеуборочными и другими машинами), которые выполняют на скоростях 0,6... 1,4 км/ч.
Коробки передач с переключением при остановке
Коробка передач с продольным расположением валов. Она состоит из корпуса 21 (рис. 70), первичного 1, промежуточного 19 и вторичного 14 валов, механизма переключения передач и шестерен. Корпус КП отлит из чугуна. Первичный и вторичный валы расположены соосно.
Вторичный вал вращается в роликовых подшипниках, а остальные валы — в шариковых. Задний подшипник вторичного вала размещен в стакане, который находится в задней стенке корпуса. Под фланец стакана установлены регулировочные прокладки 12, с помощью которых регулируют осевой зазор в конических подшипниках. Вторичный вал 14 изготовлен заодно с ведомой шестерней 7 первой ступени. Ее внутренние зубья предназначены для включения прямой (девятой) передачи. На шлицах вторичного вала неподвижно укреплены ведомая шестерня второй ступени редуктора и ведущая коническая шестерня главной передачи. В торце вторичного вала расточено углубление, в которое запрессован подшипник (задняя опора первичного вала).
Рис. 70. Коробка передач трактора МТЗ-80:
1, 14 и 19 - соответственно первичный, вторичный и промежуточный валы;
2 - каретка шестерен четвертой, пятой, седьмой и восьмой передач; 3 - каретка шестерен третьей, шестой и девятой передач; 4 - крышка; 5 - ползун с вилкой; 6 - замковая пластина; 7 - ведомая шестерня первой ступени; 8 - фиксатор; 9 - сапун; 10 - рычаг переключения; 11 — рамка блокировки пуска пускового двигателя; 12 - регулировочные прокладки; 13 — коническая шестерня; 15 - регулировочная шайба; 16 - ведущая шестерня второй ступени; 17" каретка переключения диапазонов (ступеней); 18 — шестерня с двумя венцами; 20 - вал независимого привода ВОМ; 21 - корпус; 22 - блок промежуточных шестерен понижающего редуктора; 23 и 25 - ведомая и ведущая шестерня редуктора; 24 - зубчатая муфта; 26 - рычаг включения редуктора
Промежуточный вал выполнен пустотелым. Внутри его проходит вал 20 независимого привода ВОМ. На шлицы промежуточного вала надет ряд шестерен. Первые четыре шестерни (по ходу трактора) жестко закреплены стопорным кольцом. Пятая и шестая шестерни 18 свободно вращаются на ступице четвертой шестерни. Седьмая и восьмая шестерни выполнены в виде передвижной каретки 17 и могут свободно передвигаться по шлицам вала. Двигаясь вперед, каретка включает первую ступень редуктора, а при движении назад - вторую. Первая ступень - первая, третья, четвертая и пятая передачи переднего хода и первая передача заднего хода. Вторая ступень - вторая, шестая, седьмая, восьмая передачи переднего хода и вторая передача заднего хода.
Ведущая шестерня 16 второй ступени с внутренними и наружными зубьями. На ее торце, выступающем из КП, предусмотрены зубья для синхронного привода ВОМ. Внутри шестерни находится игольчатый подшипник — задняя опора промежуточного вала. Поэтому шестерня 16 и промежуточный вал вращаются независимо. Шестерня опирается на два шариковых подшипника, заключенных в стакане. Он установлен в расточенное отверстие задней стенки корпуса коробки передач.
На шлицы первичного вала надеты две передвижные каретки ведущих шестерен. Движением передней каретки 2 вперед включают пятую или восьмую передачи (в зависимости от включенной ступени редуктора, а движением назад — четвертую или седьмую передачи).
Задняя каретка 3 может находиться в двух рабочих положениях. В переднем положении она включает третью или шестую передачи, в заднем — девятую (прямую) передачу.
В среднем положении каретка 3 (см. рис. 70) передает вращение валу 11 (рис. 71) заднего хода, расположенному с левой стороны корпуса, с помощью надетой на него шестерни 10. На шлицах вала 11 помещена передвижная шестерня 12. Движением назад она включает первую или вторую передачу переднего хода, а движением вперед - передачи заднего хода.
Промежуточная шестерня 13 заднего хода вращается на неподвижной оси и находится в постоянном зацеплении с малым венцом передней шестерни, установленной на шлицах промежуточного вала 8. Задний ход включают передвижением шестерни 12 вперед (влево по рис. 71). В рассматриваемой КП устанавливают понижающий редуктор, а по заявке заказчика - ходоуменыпитель.
Понижающий редуктор размещен перед КП в корпусе сцепления. Редуктор предназначен для понижения частоты вращения каждой передачи в 1,3 раза. В него входят ведущая 1 и ведомая 4 шестерни с зубчатыми венцами, соединительная (зубчатая) муфта 3 и блок 14 промежуточных шестерен. Редуктор включают передвижением соединительной муфты вперед. Таким образом, при использовании понижающего редуктора число передач КП удваивается.
Рис. 71. Схема коробки передач трактора МТЗ-80:
а - основные передачи; б - ходоуменыиитель; в - привод бокового ВОМ;
1 и 4 - ведущая и ведомая шестерни понижающего редуктора; 2 - вал сцепления; 3 - зубчатая муфта; 5 и 8 - первичный и промежуточный валы;
6 — передвижная шестерня (каретка) первичного вала; 7 — шестерня вторичного вала; 9 - ведущая и передвижная шестерня ходоуменьшителя; 10 — ведомая шестерня первой и второй передач переднего и заднего ходов; 11 - вал первой передачи и заднего хода; 12 — ведущая передвижная шестерня первой передачи и заднего хода; 13 - промежуточная шестерня заднего хода; 14 - блок промежуточных шестерен понижающего редуктора; 15 - шестерня ходоуменьшителя;
16 - привод бокового ВОМ; 17 - шестерня привода ВОМ
Ходоуменьшитель смонтирован в отдельном корпусе и может быть установлен на место левой крышки КП. Он представляет собой планетарный редуктор. Ходоуменыпителем пользуются только для понижения первой и второй передач переднего и заднего ходов. Поэтому для его привода используют вал 11 заднего хода. При включении ходоуменыиителя шестерню 9 перемещают назад. В этом случае она — ведущая шестерня ходоуменыиителя, а шестерня 10 — ведомая. Во избежание несчастных случаев необходимо помнить, что при работе с ходоуменыпителем при включении передач переднего хода трактор движется назад, а при включении заднего хода — вперед.
При необходимости вместо ходоуменыпителя с левой стороны КП устанавливают привод 16 бокового ВОМ. На пропашных тракторах с передними ведущими колесами на место правой крышки КП устанавливают раздаточную коробку. Ведущей шестерней раздаточной коробки служит шестерня 7.
На некоторых тракторах ходоуменьшитель собирают в отдельном корпусе, который прикрепляют к передней стенке КП. Ходоуменьшитель включают только на основных пониженных передачах специально для низких скоростей, а не для получения больших тяговых усилий, так как это может вызвать поломки механизмов трансмиссии трактора.
Механизм переключения передач состоит из рычага 10 (см. рис. 70) переключения, ползунов 5 с вилками, замковых пластин и фиксаторов. Каждая вилка переключения перемещает одну каретку.
Замковые пластины 6 предотвращают включение сразу двух передач. Шариковые фиксаторы 8 удерживают ползуны и каретки от произвольного перемещения.
Коробки передач некоторых тракторов снабжены механизмом блокировки переключения передач, с помощью которого невозможно переключать передачи без остановки вала главного сцепления. Благодаря этому механизму уменьшается износ зубьев шестерен при переключении передач и обеспечивается более надежная фиксация подвижных шестерен коробки передач во время работы.
Механизм блокировки состоит из фиксаторов 7 (рис. 72) и валиков 6, соединенных через рычаги и тягу с педалью сцепления. Вдоль валиков имеются выточки. Когда сцепление включено (положение 1), выточки на валиках располагаются вбок (фиксаторы 7 не могут подняться из углублений ползуна 2 и переместить его для переключения передач). Чтобы включить нужную передачу, следует нажать на педаль сцепления. Валик 6 повернется (положение II) на угол, при котором его выточка расположится внизу (над фиксаторами). Затем надо установить нижний конец рычага 5 переключения передач против ползуна и перевести его вперед или назад (в зависимости от желаемой передачи).
На тракторах применяют блокировку пуска пускового двигателя или электростартера. Пуск пускового двигателя выполняют только
Рис. 72. Коробка передач (а) тракторов ДТ-75Д и ДТ-75МЛ и ее механизмы блокировки (б) и переключения (в):
1 и 11 — ведущий (первичный) и ведомый (вторичный) валы; 2 — ползун;
3 - планка; 4 — конец рычага переключения передач; 5 — рычаг переключения передач; 6 - валик; 7 - фиксатор; 8 - вилка; 9 - каретка шестерен третьей и четвертой передач; 10 - каретка шестерен первой и второй передач;
12 и 13 - ведомые шестерни; 14 - кулиса; I - механизм переключения заблокирован; II - механизм переключения разблокирован
при нейтральном положении рычага КП. В ее крышке установлены втулка с выключателем и подвижная рамка.
Сущность блокировки заключается в том, что при перемещении рычага из нейтрального положения рамка под действием рычага нажимает на включатель, который замыкает первичную обмотку магнето на «массу». Чтобы пустить пусковой двигатель, надо обязательно установить рычаг переключения передач в нейтральное положение.
Коробка передач с поперечным расположением валов. При поперечном расположении валов уменьшается длина КП, которую можно объединить с механизмами заднего моста в единый агрегат, уменьшив габариты трактора.
Отличительная особенность КП - реверс (обратный ход) на все передачи. Переместив зубчатую муфту 14 (рис. 73) реверса
Рис. 73. Коробка передач с поперечным расположением валов трактора Т-30А-80:
а — устройство; б — механизм реверса; 1 — вилка переключения замедленных передач; 2 - шестерня дифференциала второй, четвертой, шестой и второй замедленной передач; 3 - шестерня дифференциала первой, третьей, пятой и первой замедленной передач; 4 - ведомая шестерня первой-второй и замедленных передач; 5 - ведомая шестерня пятой-шестой передач; 6 - шестерня передачи к дифференциалу; 7 — каретка ведущей шестерни замедленных передач; 8 — вал замедленных передач; 9 - промежуточный вал; 10 — каретка ведущих шестерен первой-второй и пятой-шестой передач; 11 - левая коническая шестерня реверса (задний ход); 12 - зубчатая втулка механизма реверса;
13 — приводной вал замедленных передач и ВОМ; 14 - зубчатая муфта реверса; 75 и 20 - первичный и вторичный (главный) вал; 16 - правая коническая шестерня реверса (передний ход); 77- каретка ведущей шестерни третьей- четвертой передач; 18 — шестерня привода к дифференциалу второй, четвертой, шестой и второй замедленной передач; 19 — ведомая шестерня третьей-четвертой передач; 21 - вилка переключения первой-второй и пятой-шестой передач;
22 - вилка включения удвоителя; 23 — вилка переключения реверса;
24 - вилка переключения третьей-четвертой передач; 25 — рычаг переключения реверса; 26 - рычаг переключения передач; 27 - втулка
вправо, включают передний ход на все передачи, а влево — задний ход.
На промежуточном валу 9 перемещаются по шлицам каретки 17 и 10, с помощью которых можно получить три передачи. Эти передачи удваиваются посредством удвоителя, который состоит из двух шестерен 18 и 6. Шестерня 18 свободно размещена на втулке и находится в постоянном зацеплении с малой шестерней 2 главной передачи (дифференциала).
Передвижная шестерня 6 помещена на шлицах вторичного вала 20 и может занимать два положения: левое при зацеплении с большой шестерней 3 главной передачи и правое — с внутренними зубьями шестерни 18. Такая КП снабжена замедленной передачей от второго диска сцепления через приводной вал 13 и каретку 7 на шестерню 4 вторичного вала.
Переключением шестерни 6 главной передачи можно получить две замедленные передачи.
Разработаны механические КП с переключением передач посредством синхронизаторов (синхронизированные КП) или гидравлического механизма управления. Ведущие и ведомые шестерни находятся в постоянном зацеплении, но вращающий момент передается на ведомые шестерни только при их соединении с ведомым валом с помощью синхронизаторов либо гидроподжимных муфт.
Диаграмма рабочих скоростей. Коробки передач многоступенчатые. Это облегчает механизатору оптимально загрузить дизель, включив соответствующую передачу. Если число рабочих передач достигает 18 и дизель не загружен (на малоэнергоемких работах), то ему
сложно выбрать наиболее производительную и экономичную передачу для конкретных условий работы. Это можно видеть из диаграммы скоростей (рис. 74). По ординате на диаграмме нанесены значения скорости движения агрегата, а по абсциссе - значение частоты вращения коленчатого вала. Сплошными линиями отмечены передачи трактора с включенным редуктором (слева) и без редуктора (справа).
Из диаграммы видно, чтопри работе на скоростях6... 11 км/ч механизаторможет выбрать пять раз-
1400 1600 1800 2000 2200 2000 1800 1600 1400
Частота вращения коленчатого вала двигателя, мин'1
Рис. 74. Диаграмма рабочих скоростейтрактора МТЗ-80:III...VIII- рабочие передачи
личных передач с разной частотой вращения коленчатого вала (определяемой по тахометру) на одной скорости движения машинно- тракторного агрегата и только одна из передач будет самая экономичная. Выбрав ее, механизатор может экономить в среднем до 10% топлива при той же производительности.