Коробки передач. Общие сведения

Коробки передач тракторов располагается обычно между сцеплением и центральной передачей трансмиссии, и представляют собой редукторы с набором валов и зубчатых колес. Последние вводятся во временные силовые связи для получения необходимого передаточного числа между входным и выходным валом. Так как число пар зубчатых колес ограничено, то и число передач (число возможных передаточных чисел) КП фиксировано. Чем больше число передач, тем больше возможностей для выбора наиболее экономичного режима работы МТА, но тем сложнее и дороже конструкция КП и сложнее управление ее работой.

Современные КП обеспечивают получение от 5 до 36 и более передач переднего хода, что связано с разнообразием работ, выполняемых, главным образом, универсальными тракторами. Все передачи подразделяются на четыре диапазона, характерные для назначения трактора: основной (рабочий), резервный, транспортный и технологический (замедленный, иногда называемый рассадочно - посадочный).

Основной диапазон служит для выполнения главных сельскохозяйственных или других работ, требующих высоких значений силы тяги на крюке трактора при допустимом буксовании его движителей и эксплуатационной загрузке двигателя близкой к номинальной. В этом диапазоне скоростей трактор работает наибольшее время эксплуатации. Число передач в данном диапазоне зависит от типа и назначения трактора: обычно 3-7 и больше.

Резервный диапазон передач (не более двух) служит для получения повышенных тяговых усилий примерно на 20...25% больше, чем на основном диапазоне. Он необходим для преодоления больших тяговых сопротивлений в экстремальных условиях эксплуатации МТА.

Транспортный диапазон (1-8 передач) имеет передачи, позволяющие МТА двигаться в различных условиях профиля дороги и ее покрытия.

Технологический диапазон необходим для выполнения работ, требующих стабильных небольших технологических скоростей движения МТА, особенно в сельскохозяйственном производстве и для тракторов трубоукладчиков. Число передач в этом диапазоне наибольшее - достигает 12-16. Следует отметить, что в этом диапазоне не всегда удается полностью использовать мощность двигателя трактора, несмотря на оптимальные варианты комплектации МТА.

Необходимое количество передач заднего хода обычно не более одной - двух, но в реальных конструкциях встречается и большее их число, вплоть до полностью реверсивных КП, когда число передач вперед и назад одинаковое.

Классификацию КП можно провести по следующим характерным признакам:
- по способу образования шестеренной передачи;
- по способу зацепления шестерен;
- по методу переключения передач;
- по способу управления;
- по расположению валов КП относительно продольной оси трактора;
- по конструктивной компоновке;
- по кинематической схеме.

По способу образования шестеренной передачи КП бывают с неподвижными осями валов, планетарные и комбинированные. В настоящее время большинство отечественных сельскохозяйственных и промышленных тракторов имеют КП с неподвижными осями ваюв. Планетарные передачи в отечественных тракторах пока имеют ограниченное применение, только как элементы отдельных устройств трансмиссии - увеличитель крутящего момента, ходоуменьшитель, механизм реверса. В зарубежном тракторостроении достаточно широко применяются планетарные КП, особенно на промышленных тракторах. Если в КП применены оба способа образования передачи, то ее называют комбинированной.

По способу зацепления шестерен КП бывают с подвижными шестернями (каретками) и с шестернями постоянного зацепления. Принципиальные схемы элементов зацепления шестерен в нейтральном положении приведены на рис. 4.1.

На рис. 4.1,а включение передачи производится продольным перемещением каретки 2 (в данном случае двухвенцовой, для образования двух различных передач) по шлицам вала 1 до полного ее зацепления с одной из шестерен 4, неподвижно закрепленных на параллельном валу 3. Необходимо отметить, что в подобных конструкциях КП возможно применение только прямозубых цилиндрических шестерен.

На рис. 4.1,б,в и г показаны три варианта блокировки свободно вращающихся шестерен постоянного зацепления с валом для включения передачи.

На рис. 4.1,6 включение передачи производится продольным перемещением зубчатой муфты 3, установленной на зубчатом венце 4 вала 1, до полного ввода ее в зацепление с аналогичными венцами на ступицах свободно вращающихся шестерен 2 или 5.

На рис. 4.1,е включение передачи производится с помощью синхронизатора. Принцип работы синхронизатора заключается в том, что его зубчатая муфта 6 вала 1 может входить, в зацепление с зубчатыми венцами ступиц свободно вращающихся шестерен 2 или 7 только после предварительного выравнивания их угловых скоростей с валом муфты. Это достигается посредством сил трения в контакте конусных поверхностей ступиц и прижимного кольца 5, имеющего упругую связь с поводковым устройством 4 муфгы 6. После чего при дальнейшем приложении осевого усилия к поводковому устройству 4 преодолевается сопротивление пружинных фиксаторов 5, и последующее включение передачи происходит легко и безударно.

Рис. 4.1. Принципиальные схемы элементов зацеплении шестерен в КП

На рис. 4.1,г включение передачи происходит с помощью многодисковых фрикционных муфт М, и М2 (чаще всего с гидравлическим нажимным механизмом), общий наружный барабан 3 которых соединен с валом У, а их внутренние барабаны закреплены на ступицах блокируемых свободно вращающихся шестерен 2 и 4. В ряде случаев при использовании этого метода переключения можно отказаться от применения ФС.

В планетарных КП применят только шестерни постоянного зацепления.

По методу переключения передач КП подразделяются на переключаемые с остановкой трактора (с разрывом потока мощности) и без его остановки (без разрыва потока мощности или с кратковременным разрывом, не прекращающим вращение валов). В первом случае включение передачи происходит при неподвижных валах, и МТА разгоняется с места на любой передаче. Такие КП обычно выполняют с каретками или блокировочными муфтами (рис. 4.1,а) и рис. 4.1,6). Во втором случае КП выполняются с элементами переключения, представленными на рис. 4.1,в и рис. 4.1,г, или это коробки планетарного типа.

По способу управления КП бывают с механическим, гидравлическим и электромагнитным механизмами переключения передач. Если в КП переключение передач производится с остановкой трактора или без его остановки, но с синхронизаторами, то обычно применяется управляемая вручную механическая рычажная система с тягами, перемещающими каретку или блокировочные муфты.

Два других способа управления применяются в КП с переключением передач на ходу посредством многодисковых фрикционных муфт с дистанционным управлением. Если в КП применены оба метода переключения передач, то, как правило, переключение диапазонов производится рычажно-тяговой системой, а переключение передач внутри диапазона - блокировочными фрикционными муфтами.

По расположению валов относительно продольной оси трактора КП подразделяются на продольные и поперечные. Последние чаще всего применяются на колесных тракторах малых тяговых классов 0,6 и 0,9, что позволяет уменьшить их продольную базу, увеличив, тем самым, их маневренность, и упростить центральную передачу их трансмиссий, заменяя коническую пару шестерен цилиндрической.

По конструктивной компоновке различают КП:
- выполненные в виде самостоятельного агрегата;
- выполненные вместе с другими агрегатами трансмиссии в общем корпусе заднего моста. Последняя компоновка характерна для КП с поперечными валами.

По кинематической схеме КП подразделяются на двухвальные, трехвальные, составные и специальные. Следует отметить, что термины двух и трехвальные КП относятся только к способу получения передач основного диапазона. Для получения передач других диапазонов и заднего хода в этих КП обычно имеются дополнительные валы и пары шестерен. Входной и выходной валы этих КП обычно называют первичным и вторичным.

В двухвальной КП поток мощности от первичного к парал-лельному вторичному валу всегда передается только через одну работаю-щую пару шестерен, образующую необходимую передачу. Поэтому такую КП называют еще однопарной.

В трехвальной КП при получении основных передач поток мощности от первичного вала вначале передается через дополнительную пару шестерен постоянного зацепления к промежуточному валу и от него к параллельному вторичному валу через соответствующую пару шестерен, как в двухвальной КП. Таким образом, в трехвальной КП силовой поток на основных передачах всегда передается через две пары шестерен, почему ее и называют также двухпарной. В КП с продольными валами и соосным расположением первичного и вторичного валов есть возможность их замыкания и получения прямой передачи с передаточным числом равным единице. Для трактора она обычно является транспортной, а не основной.

Составные КП представляют собой комбинации двухвальных, трехвальных и планетарных КП, которые соединяют последовательно для увеличения общего передаточного числа и числа передач. Располагаются они или последовательно по продольной оси трактора в одном общем корпусе, или в отдельных картерах, фланцуемых друг к другу. Иногда составные КГ1 компонуются комбинацией двухвальных КП, выполненных на параллельных валах в одном общем картере. Во всех случаях одна из КП является главной, посредством которой устанавливаются передачи внутри заданного их диапазона, а другая или другие КП являются редукторными, предназначенными для выбора необходимого диапазона передач. К составным КП следует отнести и КП с комбинированным способом образования шестеренной передачи.

Специальные КП имеют кинематические схемы, отличные от рассмотренных. К ним следует относить и разнообразные схемы планетарных КП.