Коробка передачпреобразует крутящий момент по величине и на-
правлению и влияет на тяговые и скоростные показатели трактора (ав-
томобиля) — его динамические качества.

Крутящий момент колес и скорость движения трактора преобразу-
ют, изменяя передаточное число трансмиссии, для чего в зацепление
вводят соответствующие шестерни. Эта основная функция ступенчатой
коробки передач характеризуется числом переключаемых передач и их
передаточными числами.

Ступенчатые (шестеренчатые) коробки передач классифицируют по
следующим основным признакам.

Типу шестеренчатой передачи — с неподвижными осями
валов и с вращающимися осями валов (планетарные).

Числу валов, определяющему кинематическую схе-
му,— двухвальные, трехвальные, четырехвальные.

Способу зацепления шестерен — с подвижными шестер-
нями и шестернями постоянного зацепления.

Процессу переключения передач — с остановкой тракто-
ра для переключения и с переключением передач на ходу.

Типу механизма переключения передач—■ механи-
ческие, гидравлические и автоматические.

Расположению валов относительно продольной
оси трактора — с продольным и поперечным расположением (спе-
циальные коробки передач).

Монтажным качествам — съемные, выполненные в отдель-
ном агрегате, и собранные в общем корпусе с другими механизмами.

Большое разнообразие условий работы и выполняемых трактором
технологических процессов, стремление достигнуть максимальной про-
изводительности потребовали многоступенчатых коробок передач с ши-
роким диапазоном скоростей. Число передач (ступеней) тракторных ко-
робок составляет от 5 до 22, а диапазон основных скоростей движения
переднего хода — от 0,03 до 9,5 м/с (0,1—34 км/ч) и выше.

Чем больше число передач, тем шире возможности выбрать такую
рабочую скорость, которая соответствует оптимальной загрузке двигате-
ля, а значит, высокой производительности и экономному расходованию
топлива. Однако кинематическая схема коробки передач не должна
быть излишне сложной, иначе увеличатся потери мощности на трение,
стоимость производства и ремонта.

Передачи тракторов можно условно разделить на три группы: ос-
новные, транспортные и замедленные.

Основные передачи соответствуют главным рабочим операциям
и используются при агрегатировании трактора продолжительное время.
Так, для трактора общего назначения основными являются передачи,
применяемые при вспашке почвы, посеве зерновых культур, уходе за по-
севами; универсально-пропашные тракторы на основных передачах вы-
полняют весь комплекс работ по возделыванию пропашных и техничес-
ких культур и т. д. Число основных передач в зависимости от типа трак-
тора и его конструкции составля-
ет обычно от 4 до 7 (и более).
У современных тракторов этим
передачам соответствуют скоро-
сти движения 1,4—4,2 м/с (5—
15 км/ч); по мере развития тех-
ники скорости повышаются.

Транспортные передачи
служат для перевозки грузов
тракторными поездами и холо-
стых переездов агрегата.

Число транспортных передач
колесных тракторов составляет
3—5, а соответствующие им ско-
рости лежат в пределах 4,2—
9,5 м/с; для гусеничных тракто-
ров эти показатели соответствен-
но 1—2 и 4,2 м/с.

Некоторые технологические процессы (работы с рассадопосадоч-
ными, лесопосадочными, корнеклубнеуборочными, мелиоративными ма-
шинами, погрузчиками непрерывного действия и др.) выполняются трак-
торными агрегатами только на малых скоростях — от 0,4 до 0,03 м/с (и
ниже), для чего служат замедленные передачи.

Коробки передач автомобилей имеют от 3 до 5 передач (и выше).
Меньшее число передач автомобильных коробок в сравнении с трактор-
ными объясняется узкоцелевым назначением автомобиля, различиями
в использовании мощности двигателя и регулирования его работы.

Передачи авюмобилей можно разделить на две группы: высшие
и низшие.

Высшими передачами пользуются при движении в хороших до-
рожных условиях. В свою очередь, различают прямые и ускоряющие
высшие передачи. Если передаточное число г'_к = 1, то передачу называют
прямой;если же г_к<1 — ускоряющей.

Низшие передачи служат для трогания автомобиля с места, пре-
одолевания подъемов и тяжелых участков дороги.

На тракторах и автомобилях предусматриваются передачи зад-
него хода. Автомобиль имеет одну передачу заднего хода для манев-
рирования при разворотах. Назначение передач заднего хода тракторов
не ограничивается маневрированием: они используются для выполнения
различных работ (например, при агрегатировании трактора с землерой-
ными машинами, волокушами и Др.). Число передач заднего хода трак-
торов достигает 4—6.

Простейшая двухвальная коробка передач (рис. 222, а)включает
первичный вал 8, соединенный через сцепление с двигателем, и вто-
ричный вал 7, передающий вращение главной передаче трактора. Пер-
вичный вал воспринимает крутящий момент двигателя, а вторичный пе-
редает преобразованный находящимися в зацеплении шестернями кру-
тящий момент главной передаче. Частота вращения первичного вала
равна частоте вращения коленчатого вала двигателя, а вторичного —
частоте вращения первичного, деленной на передаточное число вклю-
ченной передачи.

Рис. 222. Кинематические схемы коробок передач:

а — двухвальная: 7, 2, 3— подвижные шестерни; 4, 5. 6 — неподвижные шестерни; 7 — вторичный вал; 8— первичный вал; б — трехвальная: / — первичный вал; 2— шестерня первичного вала; 3, 4, 5—подвижные шестерни вторичного вала; 6. 7. 8, 9 — неподвижные шестерни промежуточ- ного вала; 10— промежуточный вал; 11— вторич- ный вал.

На первичном валу установлены подвижные шестерни /, 2и 3,на
вторичном — неподвижные 6, 5и 4.Перемещая рычагом переключения
при помощи вилок подвижные шестерни, включают соответствующую
передачу. Чтобы одну передачу можно было отличить от другой, их
нумеруют в порядке возрастания скорости движения машины. В рас-
сматриваемом примере таких передач три: первая—при зацеплении
шестерен / и 6,вторая — 2и 5 и третья—3и 4.Каждая передача об-
разуется зацеплением одной пары шестерен. Коническая шестерня вто-
ричного вала является ведущей шестерней главной передачи, которая,
последовательно передавая крутящий момент конечным передачам, со-
здает крутящий момент на колесах трактора.

Двухвальная коробка передач имеет ограниченное число ступеней
н используется лишь в качестве составного элемента в кинематических
схемах коробок передач тракторов.

Трехвальная коробка передач (рис. 222, б)передает крутящий мо-
мент от первичного вала 1 вторичному 11через промежуточный вал 10.
Высшая передача включается при соединении первичного 1 и вторич-
ного 11 валов, расположенных на одной геометрической оси. Так как
передаточное число этой передачи равно единице, она называется пря-
мой.

Приведенная схема широко используется на легковых и грузовых
автомобилях, а также в качестве составного элемента в тракторных
коробках передач.

Коробки с подвижными шестернями в зависимости от числа под-
вижных (одинарных или двойных) шестерен называются двух-, трех-и
четырехходовыми.Число ступеней коробки передач определяется чис-
лом передач переднего хода. Следовательно, коробка передач (рис.
222,6)является четырехступенчатой, двухходовой.Передачи заднего
хода (они на схемах не показаны) достигаются введением в зацепле-
ние промежуточных шестерен для снижения частоты и изменения на-
правления вращения с шестернями ведущего и ведомого вала или спе-
циальным механизмом реверса.

§ 2. Основные детали и элементы коробок

передач

Механические коробки передач состоят из шестерен, валов с опо-
рами и уплотнениями и механизма переключения передач.

Шестерни, валы, подшипники, помещенные в картерах
(корпусах), несут большие нагрузки. Обеспечение высокого срока слу-
жбы без ремонта (не менее 6000 ч) требует правильного выбора ки-
нематических и силовых схем, материалов и технологии изготовления.
Особое значение приобретают надежность уплотнений и качество
масел.

Распространенная до сего времени смазка разбрызгиванием усту-
пает место принудительной смазке при помощи шестеренчатых насо-
сов. Жесткость корпуса коробок передач из чугунного литья увеличи-
вается специальными ребрами жесткости или совмещением с корпусом
заднего моста (ДТ-75, ДТ-75М).

Валы изготавливают из специальных и углеродистых сталей и под-
вергают термической обработке. Основное требование к валу — высо-
кая жесткость, так как деформация вала ведет к нарушению правиль-
ности зацепления шестерен, быстрому их износу и разрушению под-
шипников. Для установки на валы шестерен используются шлицевые
соединения прямоугольного профиля с центрированием по наружному
диаметру вала и шлицы с эвольвентным профилем. Геометрия шлице-
вых соединений н их надежность во многом определяют срок службы
шестерен и подшипников. В автомобильных коробках передач все или
наиболее нагруженные и более часто включаемые шестерни изготавли-
вают косозубыми. Это повышает срок службы шестерен и снижает шум
зацепления. Возникающие осевые усилия от подвижных шестерен вос-
принимаются косыми шлицами.

В тракторных коробках передач все шестерни прямозубые, за ис-
ключнием конической шестерни вторичного вала, которая имеет спи-
ральные зубья, и сопрягаемой с ней шестерни.

подвижных шестерен. Вилки 6, 8, 11 закреплены на ползунах 12 и пе-
ремещаются вместе с ними. Вилка 7 закреплена на валике переключе-
ния 9, который поводком 10 соединен с одним из ползунов 12. Ползу-
ны удерживаются во включенном или выключенном положении фикса-
торами 3 с пружинами 2.

Передвижение ползунов (валиков) проводится нижним концом ры-
чага переключения передач, входящим в выемки А ползунов. Рычаг
устанавливается на шаровой опоре в крышке корпуса коробки передач;
движение нижнего конца рычага направляется кулисой, которая имеет
прорези, ограничивающие перемещение нижнего конца рычага в опре-
деленных пределах.

Включение передачи при включенном или не полностью выклю-
ченном сцеплении может вызвать поломку шестерен. Для предупрежде-
ния этого коробки передач снабжаются механизмами блокировки.

Механизм блокировки не допускает самовыключения ше-
стерен; он имеет валик / (рис. 223,б, в), расположенный под фикса-
торами 2. На валике сделан паз А (или сверление), в который могут
входить концы фиксаторов. При полностью включенном сцеплении паз
становится точно над фиксатором и при переключении шестерен отжи-
мается валиком переключения 3. Если сцепление не выключено или
выключено не полностью, то верхний конец фиксатора упрется в валик
(рис. 223, б) и не допустит включения передачи.

Для предупреждения произвольного перемещения валиков перек-
лючения служат замки-фиксаторы. Фиксаторы (шариковые или конус-
ные) располагаются в сверлениях крышки или корпуса коробки передач
и прижимаются к валику переключения 3 (рис. 223. г) пружиной 4.
В нейтральном положении или при включенной передаче фиксатор под
действием пружины входит в соответствующее углубление валика. Ког-
да включается передача, фиксатор выжимается из углубления и дает
возможность включить выбранную передачу или занять валику нейт-
ральное положение. Сухарик 2 выполняет роль замка — исключает
одновременное включение двух передач. Длина сухариков 2 равна рас-
стоянию между валиками плюс размер одного углубления на валике.
Поэтому возможно перемещение только одного валика, так как второй
запирается сухариком.

В коробках передач, выполненных по схеме, как на рисунке 222,
переключение передач на ходу трактора исключено, так как движение
по инерции при выключенной передаче с тяговой нагрузкой, ограничен-
ной низкой скоростью движения, невозможно. В процессе переключения
передачи подвод мощности к движителям прекратится, и трактор оста-
новится. Переключение передач тракторов на ходу, не прерывая подвода
мощности к движителям, можно осуществлять двумя путями — исполь-
зованием планетарных передач или фрикционных муфт.

Применение планетарных коробок передач на тракторах сопряжено
с большим усложнением конструкции, так как требуемое число ступе-
ней нельзя получить одним планетарным элементом, необходима их
сложная комбинация. Поэтому планетарные передачи используются на
тракторах лишь в качестве дополнительного кинематического эле-
мента (редуктора) к обычным коробкам с неподвижными осями
валов.

Планетарный редуктор, или увеличитель крутяще-
го момента (УКМ) (рис.224, а), размещается между сцеплением
трактора и коробкой передач и состоит из трех основных частей: сцеп-
ления 8, редуктора и обгонной муфты 2.

Ведущий вал 1 через сцепление трактора соединен с коленчатым
валом двигателя, а ведомый вал 5 — с первичным валом коробки пере-
дач. Постоянно замкнутое сцепление 8 служит для включения и выклю-
чения УКМ.

Редуктор предназначен для из-
менения передаточного числа при
включении УКМ и состоит из води-
ла 3 и размещенного на нем блока
сателлитов 7. Обгонная муфта 2
служит для блокирования водила 3
при включении УКМ (ее устройство
и работа аналогичны описанию, при-
веденному в § 2 главы 24).

Когда сцепление 8 УКМ вклю-
чено, обгонная муфта 2 не препят-
ствует вращению водила 3, и сцеп-
ление УКМ, водило 3 с блоком са-
теллитов 7 и ведомым валом 5 вра-
щаются как одно целое. Плане-
тарный редуктор заблокирован, его
передаточное число равно единице,
УКМ выключен, преобразования
крутящего момента не происходит.

Чтобы включить УКМ, сцепле-
ние 8 выключают. При этом крутя-
щий момент к ведомому диску
сцепления и водилу не передается,
водило стремится вращаться в про-
тивоположную сторону, но затор-
маживается обгонной муфтой. Кру-
тящий момент от ведущего вала ) к
ведомому 5 передается через сол-
нечную шестерню 4, блок сателли-
тов 7 и солнечную шестерню 6, вра-
щая ведомый вал 5 с пониженной
частотой, а следовательно с боль-
лим крутящим моментом. Тяговое усилие трактора увеличивается, и он
преодолевает возросшее сопротивление движению. У тракторов ДТ-75
передаточное число УКМ равно 1,25.

Если на тракторе установлен УКМ, то при переходе с одной основ-
ной передачи на другую основную необходима остановка трактора, а
переход с основной передачи на смежную дополнительную и обратно
осуществляется на ходу. Передачи, включаемые в УКМ, предназнача-
ются для преодоления кратковременных сопротивлений движению агре-
гата; на длительную нагрузку УКМ не рассчитан. Кроме того, УКМ по-
зволяет трогать с места агрегат под нагрузкой на пониженной скоро-
сти, с последующим выходом на повышенную, благодаря чему уменьша-
ется время разгона. УКМ также используется при движении агрегата
на поворотах в конце гона без остановки для переключения передачи.

Рис. 224. Механизм для переключе- ния передач трактора на ходу:

а — планетарный редуктор (УКМ): / — ведущий вал; 2— обгонная муфта; 3— водило; 4, 6 — солнечные шестерни; 5 — ведомый вал: 7 — блок сателлитов; 8 — сцепление УКМ; 9 — сцепление трактора; б—переключение передач фрикционными муфтами: 1— первичный вал; 2, 4— шес- терни первичного вала; 3. 5 — фрикцион- ные муфты; 6. 8 —диски; 7 — нажимной диск; 9 — вторичный вал; 10, 11 — шестер- ив вторичного вала.

Фрикционные муфты находят все больше применение, так
как позволяют переключать передачи на ходу, что повышает произво-
дительность агрегата, снижает расход топлива и значительно облегчает
труд водителя. Принцип действия коробки передач этого типа просле-
дим на упрощенной схеме. Ведущие барабаны муфт 3 и 5 (рис. 224, б)
с дисками 8 жестко соединены с первичным валом 1, а ведомые бара-
баны с дисками 6 сидят на нем свободно. К ведомым барабанам при-
креплены ведущие шестерни 2 и 4 первичного вала. Эти шестерни нахо-
дятся в постоянном зацеплении с неподвижно сидящими на вторичном
(ведомом) валу 9 шестернями 10 и 11. Включение и выключение муфт
производятся давлением жидкости гидравлической системы на нажим-
ной диск 7. При движении трактора одна из муфт включена, а другая
выключена. При перемене передачи соответствующая муфта выключа-
ется, а другая включается. Для того чтобы при переключении передачи
подвод мощности к ведущим колесам не прервался и трактор не прек-
ратил движение, процесс выключения одной муфты и включения дру-
гой проходит с некоторым перекрытием по времени. В реальных схе-
мах гидравлическое переключение передач дополняется механическим
переключением отдельных групп передав (режимов).

Вернуться в категорию: Арсенал