Кинематические схемы и работа коробок передач.

Конструкция коробок передач определяется назначением трактора и автомобиля, характером эксплуатационных нагрузок. На рисунке 8.2 приведены принципиальные кинематические схемы соответственно двухвальной (рис. 8.2, а) и трехвальной (рис. 8.2, б) коробок передач.

Простейшая двухвальная коробка передач (см. рис. 8.2, а) состоит из первичного вала 1 и вторичного вала 9. К первичному валу 1 мощность от двигателя подводится обычно через сцепление, а выходной конец вторичного вала 9в большинстве случаев имеет ведущую коническую шестерню 8 центральной передачи трансмиссии. На шлицах первичного вала 1 установлены подвижные двухвенцовые каретки 2 для получения второй (влево по стрелке) и третьей (вправо по стрелке) передачи и одновенцовая каретка 4 для получения первой (влево по стрелке) передачи и заднего хода (вправо по стрелке). На вторичном валу 9 неподвижно размещены ведомые шестерни передач переднего хода: первой 11, третьей 12 и второй 13, в зацепление с которыми вводятся зубчатые венцы кареток для получения необходимой передачи.

Рис. 8.2. Принципиальные кинематические схемы коробок передач: а — двухвальная: 1 — первичный вал; 2 — подвижные двухвенцовые каретки;

• 3 — картер коробки передач; 4 — одновенцовая каретка; 5 — шлицевой хвостовик; 6 — блок шестерен; 7— ось; 8— ведущая коническая шестерня;
• 9 — вторичный вал; 10,11, 12,13 — ведомые шестерни вторичного вала;
• 14 — маслоразбрызгивающая шестерня; 15— ведущая шестерня первичного вала; б — трехвальная: 1 — первичный вал; 2 — ведущая шестерня;
• 3 — зубчатая блокировочная полумуфта; 4,7— одновенцовая каретка;
• 5 — картер коробки передач; 6 — двухвенцовая каретка; 8 — вторичный вал;
• 9— ведущая коническая шестерня центральной передачи трансмиссии;
• 10— одновенцовая «паразитная» шестерня; 12 — ведущая шестерня передачи заднего хода; 13 — ведущие шестерни переднего хода; 14 — промежуточный вал; 15— ведомая шестерня; 16— передний роликовый подшипник

Перемещение кареток по шлицам первичного вала осуществляется отдельной рычажно-тяговой системой ручного управления коробкой передач, которая фиксирует в зацеплении только одну пару шестерен.

Для получения передачи заднего хода между валами коробки передач вводят дополнительную шестеренную передачу, изменяющую направление вращения ее вторичного вала при неизменном вращении первичного вала.

Достоинствами двухвальных коробок передач являются конструктивная простота и высокий механический КПД, так как при передаче мощности в зацеплении участвует только одна пара шестерен.

К недостаткам двухвальных коробок передач относятся невозможность получения более 5—6 передач переднего хода вследствие повышенного прогиба валов и малый диапазон передаточных чисел, ограниченный межосевым расстоянием валов.

Простейшая схема трехвалъной коробки передач (см. рис. 8.2, б) состоит из соосно расположенных первичного 1 и вторичного валов 8 и промежуточного 14 вала. Первичный вал 1 и промежуточный 14 соединены парой цилиндрических шестерен постоянного зацепления — ведущей 2 и ведомой 15, образующих передаточное число первой ступени коробки передач. На конце вторичного вала 8 обычно установлена или выполнена за одно с ним ведущая коническая шестерня 9 центральной передачи трансмиссии.

На промежуточном валу 14 жестко закреплены ведущие шестерни 13 переднего хода. В зацепление с ними входят зубчатые венцы ведомых кареток вторичного вала 8, образуя тем самым передаточные числа второй ступени данной коробки передач. На промежуточном валу 14 закреплена и ведущая шестерня 12 передачи заднего хода, находящаяся в постоянном зацеплении с одновенцовой «паразитной» шестерней 10.

На шлицах вторичного вала 8 установлены типовые одновенцовая 7 и двухвенцовая 6 каретки и комбинированная одновенцовая каретка 4 с зубчатой блокировочной полумуфтой 3. Последняя при перемещении каретки 4 влево входит в зацепление с зубчатой полумуфтой в торце первичного вала, образуя тем самым прямую передачу мощности от вала 1 к валу 8. Так как передаваемая мощность минует в этом случае шестеренные передачи, то такую передачу называют прямой.

Достоинствами трехвальных коробок передач являются: значительно больший, чем у двухвальных, диапазон передаточных чисел, так как на основных рабочих передачах всегда участвуют две пары шестерен; высокий КПД на прямой (транспортной) передаче; обеспечение работы без маслоразбрызгивающей пары шестерен.

К недостаткам трехвальных коробок передач относятся: более низкий КПД на рабочих передачах, так как в зацеплении находятся две пары шестерен, вместо одной, как у двухвальной; невозможность получения более 5—6 передач переднего хода из-за повышенного прогиба валов.

На большинстве современных отечественных и зарубежных тракторах сельскохозяйственного назначения применяются составные коробки передач. Эти коробки представляют собой сочетание основной (двух-, трех- или четырехвальной) коробки передач с одним или двумя редукторами.

Примером составной коробки передач является коробка тракторов МТЗ-80.1/82.1. Она включает в себя помимо основной девятискоростной трехвальной коробки передач двухступенчатый редуктор, обеспечивающий удваивание числа передач. Таким образом, коробка передач обеспечивает восемнадцать передач переднего хода и четыре — заднего.

Также как пример составной коробки передач можно привести коробку автомобилей КамАЗ, работающих в качестве тягачей автопоездов и седельных тягачей. На этих автомобилях помимо основной пятиступенчатой коробки передач устанавливается двухступенчатый редуктор-делитель. Делитель имеет высшую и низшую (прямую) передачи и в сочетании с основной коробкой позволяет получать десять передач переднего хода и две заднего.

В рассмотренных схемах коробок передач переключение передач на ходу трактора исключено, так как движение по инерции при включенной передаче с тяговой нагрузкой, ограниченной низкой скоростью движения, невозможно. Переключение передач тракторов на ходу, не прерывая подвода мощности к движителям, возможно с применением планетарных передач или фрикционных муфт.

Планетарной передачей называется шестеренный механизм, в котором хотя бы одна из шестерен (сателлит) имеет ось, вращающуюся вокруг центральной оси.

Применение планетарных коробок передач на тракторах сопровождается большим усложнением их конструкции. Поэтому планетарные передачи используются на тракторах лишь в качестве дополнительного кинематического элемента (редуктора) к обычным коробкам с неподвижными осями валов. Примерами таких редукторов могут быть увеличители крутящего момента (УКМ), которые могут устанавливаться перед коробкой передач и обеспечивать увеличение силы тяги трактора без его остановки. Кроме того, УКМ позволяет облегчить разгон тракторного агрегата при большом тяговом сопротивлении. Ходоуменьшители, позволяющие получить низкий диапазон технологический скоростей (от 0,02 км/ч), также в большинстве своем представляют планетарную передачу.

В конструкции современных тракторов большое применение находят фрикционные муфты, обеспечивающие переключение передач без остановки трактора (на ходу), что повышает производительность тракторного агрегата, снижает расход топлива и облегчает труд тракториста.

Наибольшее распространение получили фрикционные муфты с ги- дроподжатем (гидроподжимные муфты). Коробки передач с такими муфтами имеют тракторы ХТЗ-150, ХТЗ-150К, К-744Р и др. Включение и выключение передач в таких коробках сопровождается соответственно включением и выключением гидроподжимных муфт давлением жидкости гидравлической системы. При движении трактора одна из муфт включена. При перемене передачи соответствующая муфта выключается, а другая включается. Для того чтобы при переключении передач подвод мощности к ведущим колесам не прекратился и трактор не остановился, процесс выключения одной муфты и включения другой проходит с некоторым перекрытием по времени.

Для безударного и бесшумного включения передач в автомобильных коробках передач используют синхронизаторы. В основу действия синхронизатора положен принцип применения сил трения для выравнивания (синхронизации) угловых скоростей соединяемых деталей.

В современных автомобилях наибольшее распространение получили инерционные синхронизаторы, которые имеют выравнивающие, включающие и блокирующие элементы. Блокирующие элементы препятствуют включению зубчатой муфты до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей.

В настоящее время наметилась тенденция к оснащению тракторов синхронизированными коробками передач. Такие коробки устанавливаются, например, на тракторы МТЗ-1221, MT3-1523 и ряде зарубежных тракторов.

Для обеспечения привода переднего ведущего моста на тракторы и автомобили повышенной проходимости устанавливают раздаточные коробки. Данные коробки распределяют крутящий момент от основной коробки к ведущим мостам. Такими коробками оснащаются тракторы МТЗ-82.1, ХТЗ-150К, МТЗ-1221 и подобные им, автомобили ГАЗ-66, ВАЗ-21213 («Нива»), УАЗ-3151, ЗИЛ-131 идр.

Раздаточная коробка передач может также выполнять функцию дополнительной коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии.