Назначение, принцип работы, классификация и схемы коробок передач

Основное назначение коробки передач — изменять силу тяги и скорость движения трактора в зависимости от условий работы. Кроме того, ее используют для получения заднего хода и остановки трактора при работающем двигателе.

Производительность трактора и количество расходуемого топлива зависят от степени использования мощности двигателя. Наибольший эффект получают при нагрузке, близкой к максимальной мощности двигателя.

Нагрузка на двигатель зависит от сопротивления, оказываемого передвижению трактора при выполнении им различных работ, и от скорости его передвижения. Поскольку во время работы сопротивление изменяется, то для поддержания наивыгоднейшего режима работы двигателя нужно соответственно изменять и скорость движения трактора.

Коробка передач на тракторах позволяет при увеличении сопротивления увеличивать силу тяги за счет уменьшения скорости движения и наоборот.

Простейшую коробку передач можно представить в виде двух параллельных валов с шестернями. Вал 9 (рис. ниже), называемый первичным, или ведущим, получает вращение от двигателя через муфту сцепления. Вторичный, или ведомый, вал 8 через механизмы заднего моста соединен с ведущими колесами (звездочками). На одном из валов шестерни закреплены неподвижно, а на другом могут перемещаться по шлицам. Подвижные шестерни называют каретками.

схема действия коробки передач на тракторах

Схема действия коробки передач:

а — нейтральное положение; б — включена II передача; в — включена I передача; г — включен задний ход; 1, 2 и 3 — подвижные шестерни (каретки); 4 — промежуточная шестерня заднего хода; 5, 6 и 7 — неподвижные шестерни; 8 — вторичный вал; 9 —первичный вал

Когда шестерни первичного и вторичного валов не находятся в зацеплении (нейтральное положение, рис. а), трактор неподвижен. Если же шестерню 2 ввести в зацепление с шестерней 6 (рис. б), предварительно остановив первичный вал путем выключения муфты сцепления, то после ее включения трактор будет двигаться со скоростью, пропорциональной числу оборотов вала 8, и развивать необходумую силу тяги. Положение шестерен, показанное на рис. б, соответствует включению II передачи.

Предположим, что сопротивление движению увеличивается (вспашка более плотной почвы, преодоление подъема и т.п.). Когда оно достигнет величины, соответствующей максимальной мощности двигателя, последний будет работать на самом выгодном режиме. Однако при дальнейшем увеличении сопротивления двигатель окажется перегруженным (его крутящий момент будет недостаточен для преодоления сопротивления) и может заглохнуть.

Остановку двигателя можно предотвратить, своевременно включив I передачу. Для этого каретку смещают влево, в результате чего шестерня 2 выйдет из зацепления с шестерней 6, а шестерня 1 войдет в зацепление с шестерней 7 (рис. в). Теперь число зубьев ведущей шестерни уменьшилось, а ведомой— увеличилось. Поэтому число оборотов вала 8, а следовательно, и скорость трактора уменьшатся. Но зато соответственно увеличится крутящий момент на валу 8 и сила тяги трактора.

Если возросшее сопротивление обеспечивает полную загрузку двигателя на I передаче, то он снова будет работать в наивыгоднейшем режиме. Но если после переключения передачи трактор сможет развить силу тяги большую, чем это необходимо для преодоления возросшего сопротивления, то двигатель окажется недогруженным.
Очевидно в данном случае для получения наивыгоднейшего режима работы двух передач недостаточно» Необходима еще какая-то промежуточная передача, при которой вал 8 вращался бы быстрее, чем на I передаче, но медленнее, чем на II. Поскольку сопротивление движению изменяется в широких пределах, то нужно иметь по возможности большее число передач, которое позволит маневрировать скоростями и добиваться наивыгоднейшего режима работы двигателя.

Поэтому коробки передач современных тракторов имеют по 6—9 и даже больше передач. В их числе имеются рабочие передачи, обеспечивающие высокопроизводительную и экономичную работу трактора на повышенных скоростях (6—9 km/h), передачи замедленного хода (0,7—1,5 km/h), используемые на некоторых работах, а также транспортные, позволяющие колесным тракторам двигаться со скоростью 20—30 km/h.

Для получения заднего хода вторичному валу нужно сообщить обратное направление вращения. Это достигается введением в зацепление шестерни 3 с промежуточной шестерней 4, постоянно соединенной с шестерней 5. У некоторых тракторов (Т-25, Т-4 и др.) есть специальный механизм — реверс, позволяющий получать несколько передач заднего хода.

Коробки передач на тракторах различают по следующим признакам:

по числу передач (ступеней) — четырехступенчатые, пятиступенчатые и т.д.;

по числу подвижных кареток — двухходовые, трехходовые и т. д.;

по числу валов, участвующих в передаче вращения, — двухвальные, многовальные (трехвальные и т.д.);

по расположению валов — с продольным и поперечным расположением валов;

по характеру зацепления шестерен — с шестернями, вводимыми в зацепление только на время включения передачи (скользящие шестерни) и с постоянно зацепленными шестернями;

по устройству механизма переключения — с механическим приводом и с гидравлическим приводом.

Двухвальные коробки передач (см. рис. выше) просты по устройству, потери энергии в них на трение невелики, так как в каждой передаче, кроме заднего хода, участвует только одна пара шестерен. Однако получение большого числа передач в таких коробках ограничено чрезмерным удлинением валов.

Многовальные коробки выполняют по различным схемам. На рис. 105, а показана схема трехвальной коробки с прямой передачей. Вместе с первичным валом 1 через шестерни 2 и 11 вращается промежуточный вал 10. Если с его шестернями 9, 8 и 7 последовательно зацепить шестерни 3, 4 и 5, передвигая их по шлицам вторичного вала 6, то соответственно будут получены I, II и III передачи, при которых вторичный вал вращается медленнее первичного.

Если же шестерню 3 сместить влево и внутренним зубчатым венцом соединить с шестерней 2, то будет получена IV прямая передача, так как валы 1 и 6 будут вращаться как одно целое. Подобное расположение валов может быть в коробках и без прямой передачи.

схемы многовальных коробок передач

Схемы многовальных коробок передач:

а — с прямой передачей; б — с редуктором; 1 — первичный вал; 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 и 11 — шестерни коробки; 6 — вторичный вал; 10 — промежуточный вал; 12—ведущий вал редуктора; 13—шестерня редуктора; 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23 и 24 — шестерни коробки 14 — каретка редуктора; 15 — ведомый вал редуктора; 20 — вторичный вал; 25 — блок шестерен; 26 — ось блока шестерен

Для увеличения числа передач применяют коробки с редукторами. Примером такого устройства может служить коробка, схема которой показана на рис. б.

От муфты сцепления вращение передается на ведущий вал 12 редуктора. Его ведомый вал 15 одновременно служит первичным валом коробки передач. Когда в редукторе кареткой 14 включена прямая передача, то зацеплением шестерен 16 и 24, 17 и 23, 18 и 22, 19 и 21 получают четыре передачи.

Если в редукторе шестерню 14 соединить с малым зубчатым венцом блока 25 шестерен, то вал 15 будет вращаться медленнее вала 12. Поэтому, используя те же шестерни, получают еще четыре замедленные передачи.

Иногда редуктор используют не только для снижения числа оборотов первичного вала 15, но и для изменения направления его вращения. В этом случае такой редуктор называют реверс-редуктором.

У некоторых тракторов (МТЗ-50, Т-74 и др.) шестерни редуктора не обособлены в отдельный узел, а установлены прямо на валах коробки передач. На тракторе ДТ-75 устанавливают планетарный редуктор, который называют увеличителем крутящего момента. Он позволяет изменять число оборотов первичного вала коробки передач без остановки трактора.

Во всех коробках передач, выполненных по рассмотренным выше схемам, шестерни, передающие вращение вторичному валу, вводятся в зацепление только на время включения соответствующей передачи.

На новых моделях тракторов все большее применение получают коробки передач с постоянно зацепленными шестернями. Принципиальная схема такой коробки показана на рис.

Схема коробки передач с шестернями постоянного зацепления:

1, 5, 6 и 7 — шестерни первичного вала; 2 и 4 — дополнительные зубчатые венды шестерен; 3—зубчатая муфта; 8 — первичный вал; 9 и 10 — фрикционные муфты; 11 — вторичный вал; 12, 13, 14 и 15 — шестерни вторичного вала; 16 — зубчатая втулка

Шестерни 15, 14, 13 и 12, закрепленные на вторичном валу 11, находятся в постоянном зацеплении с шестернями 7, 5, 6 и 7 первичного вала. Эти шестерни лишь опираются на первичный вал, но имеют возможность свободно вращаться на нем. Поэтому, если первичный вал получает вращение от двигателя, а все передачи выключены, то шестерни 5, 6 и 7 остаются неподвижными.

Переключение передач достигается поочередным соединением шестерен 1, 5, 6 и 7 с первичным валом. Для этой цели используют или зубчатую муфту 3, или фрикционные муфты 9 и 10, Например, если муфту 3 сместить влево, то она своими внутренними зубцами соединит дополнительный зубчатый венец 2 шестерни 1 с зубчатой втулкой 16, закрепленной на первичном валу. В результате шестерня 1 будет вращаться вместе с первичным валом и через шестерню 15 передавать вращение на вторичный вал.

Если же муфту 3 сместить вправо, то с первичным валом окажется жестко соединена шестерня 5, имеющая большее число зубцов, чем шестерня 1. В результате вторичный вал будет вращаться быстрее, чем это было при включении предыдущей передачи.

Если для соединения шестерен с первичным валом вместо зубчатых муфт использовать фрикционные, то передачи можно переключать на ходу, без разрыва потока мощности, передаваемого от двигателя к ведущим колесам.

Виды сельскохозяйственной деятельности:
Рекомендуемые статьи
В объявлениях