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.

Кінематична схема МТЗ

Коробка передач трактора МТЗ-80/82

1. Загальна характеристика коробки передач трактора.
2. Будова коробки передач.
3. Будова механізму перемикання передач.

1. Коробка передач чотирьохвальна, з двохступеневим редуктором і прямою передачею, дозволяє отримати дев’ять передач переднього і дві заднього ходу. При використанні понижувального редуктора кількість передач подвоюється. Крім того, коробка передач забезпечує привід заднього і бічного ВВП, ходозменшувача, переднього моста тракторів МТЗ-82.
2. Коробка передач кріпиться до корпусу моста болтами (два з них знаходяться в середині коробки і для доступу до них потрібно знімати праву кришку корпусу). У чавунному корпусі розміщені співісні первинний 1 (мал. 1) і вторинний 7 вали, паралельно розташовані проміжний вал 17 і вал 27 понижених передач і заднього ходу, шестерні передач і двох ступенів редуктора, а також шестерні приводу розподільної коробки і ходозменшувача.

Первинний вал встановлений на двох шарикопідшипниках. Передній розміщений в стакані, а задній — в розточуванні вторинного валу. На шліцах валу встановлені шестерні-каретки 3 і 4 перемикання передач. Вторинний вал виконаний як одне ціле з веденою шестернею 5 першої ступені редуктора. У передній частині валу передбачений внутрішній зубчатий вінець для з’єднання з шестернею 4 первинні вали (пряма передача). Вал встановлений на конічних роликопідшипниках. Передній запресований в розточування перегородки корпусу, а задній — в стакан 13. Під фланцем стакана знаходяться регулювальні прокладки 9. На вторинному валу встановлені ведена шестерня 8 другої ступені редуктора і привідна шестерня 10 головної передачі. Підшипники і шестерні на валу стягуються гайкою 11.

Проміжний вал 17 порожнистий. На нім змонтовані ведені шестерні 24, 25, 29 і 30, каретка 18 редуктора, блок 22 проміжних шестерень на маточині шестерні 24, шестерня 16 редуктора і синхронного приводу ВВП, яка блокується з валом шестернею-кареткою 18 редуктора. Усередині проміжного валу проходить вал 15 незалежного приводу заднього ВВП. На валу 27 понижених передач і заднього ходу розміщується шестерня-каретка 26 і шестерня 23. Вводячи шестерню-каретку 26 в зачеплення з шестернею 25, включають 1-а і 2-а передачі, а з проміжною шестернею 28 — передачі заднього ходу.

У коробці передач трактора МТЗ-80 задні підшипники проміжного валу роликові, шестерня 23 встановлена на втулці і зблокована з валом 27 шестернею 33 включення ходозменьшувача 35 (шестерінчастий редуктор планетарного типу з передавальним відношенням 7,104). Він встановлюється на коробці передач з лівого боку, по ходу трактора. Щоб включити ходозменьшувач за допомогою його важеля і вилки вводять шестерню 33 в зачеплення з проміжною шестернею 34, одночасно роз’єднуючи шестерню 23 з валом 27, Ходозменшувач знижує швидкість руху трактора тільки на 1-ій і 2-ій передачах переднього і заднього ходу.

1. Механізм перемикання передач (мал. 2) складаються з важеля 4, чотирьох прямокутних повзунів з привареними вилками, замкових пластин 20, не допускають одночасного включення двох передач, і кулькових фіксаторів. Сферична опора важеля перемикання розміщена у верхній кришці коробки і ущільнена гумовим чохлом 1. Важелем спочатку включають ступінь редуктора, потім його виводять в нейтральне положення і включають потрібну передачу (див. мал. 1). Коробка передач не блокується.

Справа і зліва на корпусі коробки виконані люки, закриті кришками. Замість лівої кришки встановлюється при необхідності бічний ВВП або ходозменшувач, замість правої — розподільна коробка повнопривідного трактора. Відбір потужності на передній провідний міст здійснюється від веденої шестерні через проміжну шестерню. Бічний 31 (див. мал. 1) ВВП приводиться від шестерні 23 вали знижених передач і заднього ходу, а задній — від маточини шестерні 16.

Під час збирання коробки конічні шестерні 6 регулюють прокладками 9 так, щоб вторинний вал не мав осьового розгону і провертався з моментом 7— 8 Н м. Потім підбором товщини шайби 12 встановлюють правильне положення шестерні 10 (див. мал. 1). В процесі експлуатації перевіряють осьовий зазор в підшипниках: якщо він перевищує 0,3 мм, роз’єднують коробку передач з мостом, регулюють підшипники і уточнюють положення провідної шестерні головної передачі.

Мал. 1(а). Коробка передач трактора МТЗ – 80/82:

1, 7 і 17 – первинний, вторинний і проміжний вали; 2 – корпус коробки; 3, 4 і 26 – каретки переключення передач; 5 і 8 – ведені шестерні редуктора; 6 – роликопідшипник; 9 – регулювальні прокладки; 10 – ведуча шестерня головної передачі; 11 – гайки; 12 – регулювальна шайба; 13 – стакан; 14 і 15 – задня опора і вал незалежного приводу ВВП; 16 – шестерня редуктора і синхронного приводу ВВП; 18 – каретка переключення степенів редуктора; 19 – стопорне кільце; 20 – упорна шайба; 21 – втулка; 22 – блок проміжних шестерень; 23 – ведена шестерня 1-ої і 2-ої передач і приводу бокового ВВП; 24, 25, 29 і 30 – шестерня проміжного валу; 27 – вал 1-ої і 2-ої передач; 28 і 34 – проміжні шестерні; 31 – боковий ВВП; 32 і 33 – шестерні включення ВВП і ходозменшувача; 35 – ходозменшувач.

Мал. 1(б). Кінематична схема ходозменшувача трактора МТЗ – 80/82.