Общие сведения о коробках передач.
Коробка передач предназначена для изменения передаваемого крутящего момента, скорости движения трактора (автомобиля), направления вращения ведущих колес и для разъединения работающего двигателя и трансмиссии при длительных остановках.
Различных значений крутящего момента и частоты вращения ведущих колес или звездочек достигают изменением передаточного числа трансмиссии с помощью коробки передач, понижающего редуктора, ходоуменьшителя и увеличителя крутящего момента. Эти сборочные единицы изменяют передаточное число за счет механических устройств (зубчатых колес, планетарных механизмов) ступенчато, т. е. через определенные интервалы. Бесступенчато регулировать угловую скорость можно с помощью гидравлической передачи (гидротрансформатора).
На многих тракторах и автомобилях устанавливают более простые в изготовлении и надежные в эксплуатации, менее сложные в обслуживании механические коробки передач.
Рассмотрим принцип работы простейшей механической коробки передач. Ведущий вал 9 (рис. 1), называемый Первичным, получает вращение от вала муфты сцепления. Ведомый вал 8, называемый Вторичным, соединен с механизмами заднего ведущего моста и передает им вращение от первичного вала через зацепляющиеся зубчатые колеса.
Рис. 1 — Схема простейшей коробки передач:
А — нейтральное положение зубчатых колес; б, в и г — положения зубчатых колес при включении передач соответственно первой, второй и заднего хода; 1, 2 и 3 — зубчатые колеса первичного вала; 4 — промежуточное зубчатое колесо; 5, 6 и 7 — зубчатые колеса вторичного вала; 8 — вторичный вал; 9 — первичный вал.
На одном валу (в данном примере вторичном) зубчатые колеса 5, 6 и 7 закреплены неподвижно, а на другом валу (первичном) шестерни 1, 2 и 3 можно перемещать вдоль оси по шлицам и поочередно вводить их в зацепление с соответствующими зубчатыми колесами вторичного вала. Шестерни, перемещаемые по валу, называют Каретками.
Когда ни одна из шестерен первичного вала не находится в зацеплении с зубчатыми колесами вторичного вала, как показано на рисунке 1, а, вращение на вторичный вал не передается, трактор (автомобиль) неподвижен или движется накатом. Такое положение называют Нейтральным.
Для включения первой передачи перемещают каретку с шестернями 1 и 2 по первичному валу влево и вводят в зацепление шестерню 1 с зубчатым колесом 7, как показано на. рисунке 1, б.
Для включения второй передачи перемещают эту же каретку вправо по первичному валу и вводят в зацепление шестерню 2 с зубчатым колесом 6 (рис. 1, в). Так как число зубьев шестерни 2 больше числа зубьев шестерни 1, а число зубьев колеса 6 меньше числа зубьев колеса 7, то передаточное число при зацеплении зубчатых колес 2 и 6 меньше передаточного числа при зацеплении зубчатых колес 1 и 7 и вторичный вал на второй передаче будет вращаться быстрее. Пропорционально повысится и скорость движения трактора или автомобиля.
Задний ход обеспечивают изменением направления вращения вторичного вала. Для этого каретку с шестернями 1 и 2 выводят из зацепления, перемещают каретку с шестерней 3 вправо и вводят ее в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 4, которое находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 5 вторичного вала (рис. 1, г).
Чем больше число передач (ступеней), тем полнее можно использовать мощность двигателя, добиться экономичной и производительной работы трактора или автомобиля.
Классификация.
Механические ступенчатые коробки передач классифицируют по следующим основным признакам:
По типу зубчатых передач — с неподвижными осями валов и планетарные,
По расположению валов относительно оси трактора — с продольным и поперечным расположением,
По числу валов — двух, трех — и четырехвальные;
По числу передач переднего хода — трех, четырех-, пятиступенчатые и т. д.;
По принципу переключения передач — с подвижными зубчатыми колесами (каретками) и с неподвижными зубчатыми колесами постоянного зацепления, соединяемыми с валом при включении передачи специальными муфтами;
По числу перемещаемых кареток — двух-, трех-, четырехходовые и т. д.;
По конструктивному оформлению — в отдельном съемном и в общем корпусе с другими механизмами;
По назначению — основная, раздаточная, понижающий или повышающий редуктор, ходоуменьшитель.
Согласно этой классификации на рисунке 1 изображена основная двухвальная двухступенчатая двухходовая коробка передач с неподвижными осями валов и подвижными зубчатыми колесами, выполненная в отдельном корпусе.
Число передач в тракторных коробках колеблется от 5 до 24, что обеспечивает изменение скорости движения от 0,1 до 35 км/ч. Такое число передач обусловлено большим разнообразием условий работы и выполняемых технологических процессов, стремлением достичь максимальной производительности при экономном расходовании топлива.
Автомобильные коробки, как правило, имеют от 3 до 5 передач. Меньшее число передач по сравнению с тракторными коробками объясняется узкоцелевым назначением автомобиля, различиями в использовании и регулировании мощности двигателя.
Передачи тракторов можно разделить на три группы: Основные (рабочие), Транспортные, Замедленные.
Основные передачи обеспечивают скорости движения 5…15 км/ч. На этих скоростях выполняют технологические операции при возделывании и уборке основных сельскохозяйственных культур. Число основных передач в зависимости от типа трактора составляет 4…7.
Транспортные передачи служат при использовании тракторов в качестве транспортных средств, а также для холостых переездов. Число транспортных передач у колесных тракторов составляет 3…4, у гусеничных — 1…2.
Замедленные передачи необходимы для выполнения некоторых технологических процессов со скоростями движения около 0,1 км/ч (работа с рассадопосадочными, лесопосадочными, мелиоративными и другими машинами). Таких передач может быть 2…4.
Передачи автомобилей делят на две группы: Высшие И Низшие.
Высшие передачи используют при движении автомобиля в хороших дорожных условиях. Как правило, последняя передача бывает прямой, когда частоты вращения первичного и вторичного валов одинаковы, т. е. передаточное число равно единице, или ускоряющей, если передаточное число меньше единицы.
Низшие передачи служат для трогания автомобиля с места, преодоления подъемов и тяжелых участков дороги.
Передачи заднего хода (у автомобилей одна, у тракторов от 1 до 8) необходимы для маневрирования трактором или автомобилем, а в тракторах и для работы задним ходом с некоторыми машинами (волокушами, землеройными машинами и др.).
Кинематические схемы коробок передач.
Принцип работы коробок передач и порядок включения зубчатых колес при той или иной передаче легко проследить по кинематическим схемам.
Кинематическая схема простейшей двухвальной коробки передач, изображенной на рисунке 1, представлена на рисунке 2а с теми же номерами позиций.
Кинематическая схема коробки передач автомобиля ГАЗ-53-12 показана на рисунке 2, б. В коробке установлено три вала: первичный 1, вторичный 7 и промежуточный 14. На заднем конце первичного вала имеется два зубчатых венца: один венец 2 находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 15 промежуточного вала, а другой может соединяться с муфтой 3 синхронизатора. На вторичном валу установлены ступица синхронизатора и зубчатое колесо 6 первой передачи, которые связаны с валом шлицевым соединением, а в средней части вала свободно вращается зубчатое колесо с венцами 4 и 5 соответственно третьей и второй передач. Промежуточный вал выполнен в виде блока четырех зубчатых колес 8, 12, 13 и 15. На оси 10 вращается передвижной блок с зубчатыми венцами 9 И 11 для включения передачи заднего хода.
Особенность коробки передач — постоянное зацепление зубчатых колес 2 И 15, 4 и 13, 5 и 12, а также наличие синхронизаторов для включения третьей и четвертой передач.
Включение зубчатых колес на различных передачах происходит следующим образом. Первая передача: перемещают по шлицам вала зубчатое колесо 6 и вводят его в зацепление с зубчатым колесам 8; вращение от первичного к вторичному валу передается через зубчатые колеса 2—15, 8—6. Вторая передача: перемещают зубчатое колесо 6 вперед и соединяют ступицы колес 5 и 6 между собой зубчатой муфтой; вращение через зубчатые колеса 2— 15, 12—5 передается на вторичный вал. Третья передача: перемещают муфту 3 синхронизатора назад и соединяют зубчатое колесо 4 с валом 7; вращение будут передавать зубчатые колеса 2—15, 13—4. Четвертая передача (прямая): перемещают муфту 3 Синхронизатора вперед и соединяют первичный и вторичный валы между собой. Передачу заднего хода включают перемещением блока с зубчатыми венцами 9 И 11 вперед; вращение на вторичный вал будет передаваться через колеса 2—15, 8—9, 11—6.
Рис. 2 — Кинематические схемы коробок передач:
А — простейшая двухвальная коробка передач (обозначение позиций см. рис. 1); Б — коробка передач автомобиля ГАЗ-53-12: 1 — первичный вал; 2 — зубчатый венец первичного вала; 3 — муфта синхронизатора; 4 — зубчатый венец третьей передачи; 5 — зубчатый венец второй передачи; 6 — зубчатое колесо первой передачи; 7 — вторичный вал; 8, 12, 13 и 15 — зубчатые колеса промежуточного вала; 9 и 11 — зубчатые венцы блока передачи заднего хода; 10 — ось; 14 — промежуточный вал; В — коробка передач трактора ДТ-75МВ: 1 — первичный вал; 2, 3 и 20 — зубчатые колеса постоянного зацепления; 4 и 14 — промежуточные валы; 5 и 6 — зубчатые венцы третьей и четвертой передач; 7, 11, 12, 16 и 19 — зубчатые колеса вторичного вала; 8 — зубчатое колесо заднего хода; 9 и 10 — зубчатые венцы первой и второй передач; 13 — вторичный вал; 15 — зубчатое колесо седьмой передачи; 17 и 18 — зубчатые венцы шестой и пятой передач; Г — коробка передач трактора Т-150К: КП — основной редуктор; X — ходоуменьшитель; Р — раздаточная коробка; 1, 2, 3 и 5 — ведущие шестерни первичного вала; 4 — первичный вал; 6 — зубчатое колесо заднего хода; 7 — вал; 8 — зубчатое колесо; 9, 18, 19 и 21 — зубчатые колеса ходоуменьшителя; 10, 11, 14 и 17 — зубчатые колеса раздаточной коробки; 12 и 13 — валы раздаточной коробки; 15 и 16 — вал и зубчатое колесо привода переднего ведущего моста; 20 — вал ходоуменьшителя; 22, 23, 24 и 26 — зубчатые колеса вторичного вала; 25 — гидроподжимная муфта; 27 — вторичный вал.
Кинематическая схема коробки передач трактора ДТ-75МВ изображена на рисунке 2в. Коробка передач имеет четыре вала: первичный 1, вторичный 13, два промежуточных 4 и 14. Все валы шлицованы. Коробка че-тырехходовая: на первичном валу по шлицам перемещаются два блока зубчатых колес 5—6 и 9—10, на промежуточном валу — блок зубчатых колес 17—18 и зубчатое колесо 15. Зубчатые колёса 2, 3 и 20 находятся между собой в постоянном зацеплении.
Коробка обеспечивает семь передач вперед, из которых первые четыре основные, и одну заднего хода. Различные передачи достигаются включением в зацепление следующих зубчатых колес: I передача – 9-16; II – 10-12; III – 5-19; IV – 6-7; V – 2-3, 3-20, 18-19; VI – 2-3, 3-20, 17-7; VII – 2-3, 3-20, 15-11; передача заднего хода 2-3, 8-16.
Кинематическая схема коробки передач трактора Т-150К изображена на рисунке 2г. Коробка передач состоит из основного редуктора КП (непосредственно коробки передач), ходоуменьшителя X и раздаточной коробки Р.
Основной редуктор КП двухвальный, четырехступенчатый, с зубчатыми колесами постоянного зацепления и гидроподжимными муфтами включения ведомых зубчатых колес. На шлицах первичного вала 4 жестко установлены ведущие шестерни 1, 2, 3 и 5. В постоянном зацеплении с ведущими шестернями находятся зубчатые колеса 22, 23, 24 и 26, установленные на вторичном валу 27, каждое из которых вращается на двух шариковых подшипниках. Ступицы зубчатых колес имеют наружные шлицы, с помощью которых они соединены с ведущими дисками гидроподжимных муфт 25. Гидроподжимными муфтами зубчатые колеса 22, 23, 24 и 26 могут соединяться с вторичным валом 27. Гидроподжимные муфты, а следовательно, та или иная передача включаются гидроприводом на ходу, без разрыва потока мощности трактора. Схемы включения зубчатых колес основного редуктора на различных передачах: I передача – 2-24, II – 3-23, III – 5-22, IV – 1-26.
Ходоуменыиитель X Размещен в заднем отсеке картера коробки передач. Он представляет собой двухступенчатый с прямой передачей трехвальный понижающий редуктор. Ведущее зубчатое колесо 21 ходоуменьшителя находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 19. Зубчатые колеса 19 и 18 жестко посажены на шлицы вала 20. Включается ходоуменьшитель подвижным зубчатым колесом 9, установленным на шлицах первичного вала 12 раздаточной коробки.
При перемещении зубчатого колеса 9 вперед внутренние шлицы его соединяют с наружными шлицами ступицы колеса 21, в результате чего вторичный вал 27 основного редуктора соединяется напрямую с ведущим валом 12 раздаточной коробки (прямая передача).
При перемещении зубчатого колеса 9 Назад вращение с вала 27 передается на вал 12 через пары зубчатых колес 21-19 и 18-9 (понижающая передача).
В верхней части ходоуменьшителя на шлицах вала 7 установлено подвижное зубчатое колесо 6 заднего хода. При перемещении вперед оно входит в зацепление с зубчатым колесом 19, в результате чего включается передача заднего хода. Тогда вращение со вторичного вала 27 основного редуктора передается на вал 13 раздаточной коробки через следующие зубчатые колеса: 21-19, 19-6, 8-10, 10-17.
Раздаточная коробка Р служит для распределения крутящего момента двумя потоками: к заднему ведущему мосту трактора через вал 13 и к переднему — через вал 15. Раздаточная коробка оборудована дополнительным двухступенчатым редуктором, позволяющим получать два ряда передач: рабочий и транспортный.
Зубчатые колеса 10 и 11 Свободно вращаются на первичном валу 12 раздаточной коробки и могут соединяться с ним с помощью зубчатой муфты. Эти колеса находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами 14 И 17, жестко установленными на шлицах вала 13 привода заднего моста. На шлицевом валу 15 привода переднего ведущего моста находится подвижное зубчатое колесо 16, которое при перемещении вперед входит в зацепление с зубчатым колесом 17, включая в работу передний ведущий мост. При установке зубчатого колеса 16 в заднее положение оно выходит из зацепления и передача вращения на передний мост прекращается.
Для получения транспортного ряда передач зубчатое колесо 10 соединяют с валом 12, перемещая зубчатую муфту вперед. Тогда вращение валу 13 будет сообщаться через пару зубчатых колес 10-17. Чтобы получить рабочий ряд передач, вал 12 соединяют с зубчатым колесом 11, перемещая зубчатую муфту назад. Вращение на вал 13 будет передаваться через пару зубчатых колес 11-14, имеющих большее передаточное число.
Ступени ходоуменьшителя, ряды в раздаточной коробке и задний ход переключают механически одним общим рычагом.
Маневрируя ступенями ходоуменьшителя и рядами раздаточной коробки, можно получить шестнадцать передач переднего хода (четыре передачи основного редуктора, помноженные на обе ступени ходоуменьшителя и на два ряда раздаточной коробки) и четыре передачи заднего хода (при включении заднего хода ступени ходоуменьшителя ряды раздаточной коробки не переключаются) .
Трактор останавливается только при переключении ступеней ходоуменьшителя и рядов раздаточной коробки. Переключение четырех передач в пределах одного ряда происходит без разрыва потока мощности, т. е. без остановки трактора.
Различные скорости движения трактора достигаются включением в зацепление следующих зубчатых колес (по мере возрастания скорости).
При включении рабочего ряда раздаточной коробки и понижающей ступени ходоуменьшителя
(I передача – 2-24, 21-19, 18-9, 11-14
II – 3-23, 21-19, 18-9, 11-14
III – 5-22, 21-19, 18-9, 11-14
IV – 1-26, 21-19, 18-9, 11-14) получают скорости движения 1,8…2,8 км/ч.
При включении транспортного ряда раздаточной коробки и понижающей ступени ходоуменвшителя
V передача – 2-24, 21-19, 18-9, 10-17
VI – 3-23, 21-19, 18-9, 10-17
VII – 5-22, 21-19, 18-9, 10-17
VIII – 1-26, 21-19, 18-9, 10-17 достигают скорости движения 3,88…6,09 км/ч.
При включении рабочего ряда раздаточной коробки и прямой передачи ходоуменьшителя
IX передача – 2-24, 11-14
X – 3-23, 11-14
XI – 5-22, 11-14
XII – 1-26, 11-14 получают скорости движения 8,5…13,38 км/ч.
При включении транспортного ряда раздаточной коробки и прямой передачи ходоуменьшителя
XIII передача – 2-24, 10-17
XIV – 3-23, 10-17
XV – 5-22, 10-17
XVI – 1-26, 10-17 достигают скорости движения 18,65…30,1 км/ч.
При движении задним ходом
I передача – 2-24, 21-19, 19-6, 8-10, 10-17
II – 3-23, 21-19, 19-6, 8-10, 10-17
III – 5-22, 21-19, 19-6, 8-10, 10-17
IV – 1-26, 21-19, 19-6, 8-10, 10-17 получают скорости движения 6,6…10,4 км/ч.
Условия работы и материалы деталей коробок передач.
Коробки передач тракторов и автомобилей передают значительные крутящие моменты при высоких скоростях вращения валов, поэтому основные детали коробок передач (валы, зубчатые колеса, подшипники качения) подвергаются действию высоких нагрузок переменного характера. При передаче крутящего момента зубчатыми колесами возникают большие окружные и распорные силы, а в зоне контакта зубьев — высокие температуры.
На срок службы и бесшумность работы зубчатых колес и подшипников существенно влияют жесткость и соосность валов, так как прогибы и перекосы валов нарушают правильность зацепления зубьев и нормальный контакт рабочих элементов подшипников.
Для изготовления зубчатых колес коробок передач применяют легированную сталь различных марок. Зубья после нарезания подвергают термической или химико-термической обработке, что повышает несущую способность и надежность зубчатых передач.
Зубчатые колеса коробок передач легковых и грузовых автомобилей небольшой и средней грузоподъемности изготовляют из среднеугле-родистых сталей (40Х, 40ХНМ, 35ХГТ и др.) и подвергают цианированию с последующей закалкой на мартенсит или закалке токами ( высокой частоты.
Для изготовления зубчатых колес тракторных и тяжело нагруженных автомбильных коробок передач применяют малоуглеродистые легированные стали (20Х, 18ХГТ, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 25ХГТ и др.). Цементация и последующая закалка с низким отпуском обеспечивают высокую твердость (HRC 58…60) и высокую несущую способность.
Несущая способность и надежность зубчатых передач во многом зависят также от качества применяемого смазочного масла.
Основные детали коробок передач.
Для бесшумного и безударного переключения передач, повышения надежности и увеличения срока службы в коробках передач применяют зубчатые колеса постоянного зацепления. Например, зубчатые колеса 2-15, 4-13, 5-12 (см. рис. 2, б) в коробке передач автомобиля ГАЗ-53-12 — 1-26, 2-24, 3-23, 5-22 (рис. 2, г) в коробке передач трактора Т-150К. При этом одно зубчатое колесо жестко связано с валом, а другое вращается свободно. При переключении передачи свободно вращаемое зубчатое колесо необходимо жестко соединить с валом. Для этого используют Зубчатые муфты, Синхронизаторы, Гидроподжимные муфты.
Зубчатые муфты с синхронизаторами (синхронизаторы) широко применяют в коробках передач автомобилей, в которых переключение передач происходит при движении накатом. Как правило, синхронизаторами оснащают зубчатые колеса передач, переключаемых наиболее часто. Зубчатые колеса первой передачи и заднего хода синхронизаторов не имеют.
На автомобиле ГАЗ-53-12 синхронизаторы установлены для включения третьей и четвертой передач, на автомобилях ЗИЛ-130, КамАЗ — второй, третьей, четвертой и пятой передач.
Синхронизаторы предназначены для выравнивания угловых скоростей зубчатого колеса включаемой передачи и вторичного вала, что обеспечивает безударное и бесшумное введение шлицев зубчатой муфты в шлицевой венец зубчатого колеса.
Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-53-12 устроен следующим образом. На шлицах вторичного вала неподвижно закреплена ступица 8 (рис. 3, а, б) синхронизатора, имеющая также и наружные шлицы, между которыми прорезаны три равномерно расположенных по окружности паза 9. Внутри пазов помещаются штампованные сухари 7 с выступом посредине. На наружные шлицы ступицы надета муфта 3. Сухари прижаты к шлицам муфты двумя пружинными кольцами 5, отогнутые концы которых заведены в паз одного из сухарей. Центральные выступы сухарей входят в кольцевую проточку на внутренней стороне муфты и фиксируют ее в нейтральном положении.
Рис. 3 — Синхронизатор (а) коробки передач автомобиля ГАЗ-53-12 и его детали (б):
1 — зубчатое колесо первичного вала; 2 — блокирующее кольцо; 3 — муфта; 4 — вилка; 5 — пружинное кольцо; 6 — зубчатое колесо третьей передачи; 7 — сухарь; 8 — ступица; 9 — пазы в ступице.
С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца 2. На торцах колец, обращенных к ступице, выполнены три паза, куда входят концы сухарей. При этом ширина паза больше ширины сухаря на половину шага шлицев. Внутренняя поверхность колец выполнена на конус, соответствующий конусности ступиц зубчатых колес 1 и 6. На конусной поверхности колец нарезана мелкая резьба, предназначенная для разрыва масляной пленки и увеличения коэффициента трения при соприкосновении двух конусных поверхностей. На блокирующих кольцах нарезаны шлицы таких же размеров, что и наружные шлицы ступиц зубчатых колес. На торцовой поверхности шлицевых венцов имеются скосы, выполненные под определенным углом.
При включении, например, четвертой передачи вилкой 4 начинают перемещать муфту 3 влево, продвигая вместе с ней и сухари 7. Сухари торцами нажимают на блокирующее кольцо и надвигают его на конус ступицы зубчатого колеса 1. Под действием силы трения кольцо поворачивается на некоторый угол вместе с первичным валом до упора боковых стенок пазов кольца в сухари и устанавливается в положении «Блокировка».
При дальнейшем перемещении муфты влево выступы сухарей 7 выходят из кольцевой проточки и, преодолевая сопротивление пружин 5, смещаются в глубь пазов. Торцовые скосы шлицев муфты 3 попадут на торцовые скосы шлицев блокирующего кольца 2, и усилие от муфты будет передаваться непосредственно кольцу. Так как скорости вала и зубчатого колеса разные, то на торцовых скосах шлицев возникают силы, препятствующие дальнейшему осевому перемещению муфты. Углы скосов шлицев выбраны такими, что до выравнивания угловых скоростей вала и зубчатого колеса поворот муфты относительно блокирующего кольца для дальнейшего ее продвижения независимо от приложенной к ней осевой силы невозможен.
Так как муфта сцепления выключена и первичный вал вместе с зубчатым колесом 1 вращается только по инерции, то угловая скорость его уменьшается до значения, равного значению угловой скорости вторичного вала вместе с муфтой 3. Происходит разблокировка синхронизатора: муфта, продолжая нажимать на скосы шлицев кольца, поворачивает кольцо вместе с первичным валом на необходимый угол, и ее шлицы входят в зацепление сначала со шлицами кольца, а затем со шлицевым венцом ступицы зубчатого колеса 1. При этом первичный и вторичный валы жестко соединяются между собой, что соответствует включению четвертой (прямой) передачи.
Гидроподжимные муфты для переключения передач без разрыва потока мощности установлены на тракторах МТЗ-100, МТЗ-102, Т-150, Т-150К, К-701. Сдвоенные гидроподжимные муфты тракторов Т-150, Т-150К устроены следующим образом. Барабан 13 (рис. 4) внутренними шлицами жестко связан с вторичным валом коробки передач. Расточки барабана представляют собой рабочие цилиндры, в которых установлены два поршня 11, перемещающихся в осевом направлении под давлением масла. Алюминиевые поршни уплотнены внутренним резиновым 4 и разрезным чугунным 12 кольцами. На поверхности барабана профрезеровано восемь пазов, в которые входят выступы стальных ведомых дисков 14. Между ведомыми установлены ведущие диски 15 с накладками из порошковых материалов и внутренними шлицами, с помощью которых они соединяются со шлицевыми венцами ведомых зубчатых колес 5 и 16. Каждое зубчатое колесо свободно вращается в двух шарикоподшипниках.
Поршни 11 пружинами 9 постоянно прижаты до упора в стенку барабана, как показано на рисунке. Пружины 9 установлены в высверленные углубления в барабане и одним концом упираются в кольцо 8, которое удерживается на ступице барабана стопорным кольцом 6. В этом положении многодисковая муфта выключена и вращение с зубчатых колес на вторичный вал не передается.
Для управления гидроподжимными муфтами, т. е. для включения или выключения той или иной передачи, коробка передач оборудована гидравлической системой.
Гидроподжимные муфты включаются под давлением масла, нагнетаемого в рабочие цилиндры (бустеры). Масло попадает в пространство между поршнем и стенкой барабана и, действуя на поршень, перемещает его вдоль оси, преодолевая сопротивление пружин 9. Поршень прижимает ведомые и ведущие диски к упорному диску 2, который закреплен на барабане стопорным кольцом 3, включая при этом муфту. Вращение от зубчатого колеса 5 или 16 через включенную муфту и барабан 13 передается на вторичный вал.
Когда полость над поршнем сообщается со сливом, поршень под усилием пружин возвращается в начальное положение и муфта выключается. Остатки масла выбрасываются через клапаны 1, шарики которых под действием центробежных сил отходят от гнезд и открывают отверстия.
Рис. 4 — Гидроподжимная муфта коробки передач трактора Т-150:
1 — шариковый клапан; 2 — упорный диск; 3 и 6 — стопорные кольца; 4 — резиновое кольцо; 5 и 16 — ведомые зубчатые колеса; 7 и 17 — шлицевые втулки; 8 — упорное кольцо; 9 — пружина; 10 — пластинчатая пружина; 11 — поршень; 12 — чугунное кольцо; 13 — барабан; 14 — ведомый диск; 15 — ведущий диск.
Увеличитель крутящего момента. На ряде тракторов (ДТ-75М, МТЗ-80 и др.) для повышения их маневренности и производительности передаточные числа трансмиссии изменяются последовательно увеличителем крутящего момента и коробкой передач.
Увеличитель крутящего момента предназначен для увеличения тяговых усилий без остановки трактора на всех передачах. Он устанавливается между сцеплением и коробкой передач и представляет собой планетарный редуктор, управляемый фрикционной муфтой сцепления и роликовой муфтой свободного хода.
Муфта сцепления увеличителя крутящего момента однодисковая, сухая, постоянно замкнутого типа. Ее работа и устройство почти такие же, как и у главной муфты сцепления, с той лишь разницей, что диск 4 (рис. 5) с фрикционными накладками является ведущим. Он установлен на шлицах ведущего вала 2, а ведомый диск 5 — на шлицах переднего конца водила 7 планетарного редуктора. В водиле на осях закреплены три. двухвенцовых сателлита 8, которые находятся в постоянном зацеплении с ведущей 10 и ведомой 9 шестернями редуктора. Ведущий вал 2 связан непосредственно с валом главной муфты сцепления, а ведомый вал 11 — с первичным валом коробки передач. Между водилом и корпусом муфты сцепления монтируется роликовая муфта 6 Свободного хода, которая позволяет водилу 7 вращаться лишь в одном направлении с коленчатым валом и останавливает водило при выключении увеличителя крутящего момента.
Рис. 5 — Схема увеличителя крутяшего момента трактора
При перемещении рычага 1 влево отводка передает усилие на отжимные рычаги и выключает муфту сцепления. Ролики муфты свободного хода заклинивают водило и удерживают его от вращения. При неподвижном водиле 7 вращение от ведущего 2 вала и ведущей солнечной шестерни 10 передается через вращающиеся сателлиты 8 ведомой шестерне 9. Поскольку ведомая шестерня 9 больше ведущей 10, она будет вращаться медленнее и крутящий момент на ведомом валу 11 будет увеличен. Увеличитель крутящего момента включается на время разгона при трогании нагруженного трактора с места, а также для преодоления подъемов или при возникновении других кратковременных перегрузок.
Если переместить рычаг 1 вправо, то отводка отойдет от нажимных рычагов и нажимный диск 3 под действием пружин прижмет ведущий диск 4 к ведомому 5, в результате чего ведущий вал 2 и водило 7 будут находиться в сблокированном положении. Ролики муфты свободного хода при этом не препятствуют вращению водила 7 в одну сторону с ведущим валом 2. Водило в этот момент будет вращаться с одной скоростью с ведущей 10 и ведомой 9 солнечными шестернями. Сателлиты не будут вращаться на своих осях, и их зубья жестко соединят ведущий 2 и ведомый 11 валы. В этом случае трактор работает без увеличителя.
Управление увеличителем крутящего момента сблокировано с управлением главной муфты сцепления. Выключение главной муфты сцепления вызывает автоматическое включение увеличителя, что способствует быстрой остановке первичного вала коробки передач и всего трактора.
Приводы управления механическими коробками передач
Служат для переключения передач. Они должны обеспечивать легкость управления, невозможность одновременного включения двух передач, фиксацию включенной передачи от самовыключения, надежность в эксплуатации, а в коробках с переключением передач, требующих остановки трактора, невозможность их переключения без выключения муфты сцепления.
Приводы управления делят на Механические, с Управляющими элементами и Автоматические.
Механический привод осуществляется воздействием водителя на рычаг управления и связанный с ним механизм переключения передач. Механический привод широко распространен на автомобилях и тракторах.
Приводы с управляющими элементами представляют собой специальные устройства с гидро — или электроприводом, воздействуя на управляющий элемент которых достигают переключения передач. К таким приводам можно отнести управление переключением передач в коробках с гидроподжимными муфтами.
Автоматический привод состоит из устройств, обеспечивающих переключение передач с гидроподжимными муфтами без участия водителя в зависимости от загрузки двигателя и скорости движения. Из-за сложности конструкции такие приводы пока применяют только на автобусах ЛиАЗ-677М.
Механический привод устроен Следующим образом. Подвижные зубчатые колеса, каретки, зубчатые муфты имеют кольцевые проточки, в которые входят вилки 7 (рис. 6) переключения передач.
Вилки закреплены на переключающих валиках 4 или ползунах и передвигаются вместе с ними. Переключающие валики перемещают рычагом 1 переключения передач, нижний конец которого входит в прорезь валика. Рычаг, как правило, устанавливают на шаровой опоре 2 в крышке коробки передач. Изменение положения верхнего конца рычага приводит к перемещению его нижнего конца, а вместе с ним и к продвижению переключающих валиков с вилками и зубчатыми колесами. Для придания правильного направления перемещения рычага установлена кулиса 3, представляющая собой пластину с вырезами.
Кулиса также предохраняет механизм от одновременного передвижения двух переключающих валиков, т. е. от включения двух передач. Иногда для предотвращения включения двух передач между валиками или ползунами устанавливают неподвижные пластины.
Самопроизвольное перемещение валиков 4 (самовключение или самовыключение передач) предупреждают фиксаторы 6, которые закрепляют валики во включенном или выключенном положении. На каждом валике имеются выемки, число которых зависит от числа фиксируемых положений данного валика. При включенной или выключенной передаче фиксатор 6 входит в выемку валика 4 и удерживается в ней пружиной 5.
При переключении передач усилием, приложенным к рычагу управления, валик начинает перемещаться и выталкивает фиксатор из углубления. Перемещать валик следует до тех пор, пока фиксатор вновь не опустится в выемку.
В автомобильных коробках передач фиксаторы устанавливают в горизонтальной плоскости и располагают их между валиками. Тем самым они предотвращают самопроизвольное перемещение валиков и одновременное включение двух передач.
Включение передач при включенной или не полностью выключенной муфте сцепления может вызвать соударение и поломку зубчатых колес, выкрашивание зубьев. Чтобы избежать этого, большинство тракторных коробок передач имеет блокировочный механизм. На валике 9 блокировочного механизма, расположенном над фиксаторами 6, про-фрезерован паз или сделано углубление. Валик рычагами и тягами связан с педалью муфты сцепления. Когда муфта сцепления выключена (педаль нажата), паз валика 9 (рис. 6, I) становится точно над фиксаторами и переключающие валики 4 могут перемещаться рычагом переключения передач, отжимая фиксаторы вверх. Если сцепление не выключено или выключено не полностью, то валик 9 блокировочного устройства занимает такое положение, при котором верхний конец фиксатора упирается в валик, и переключить передачу невозможно (рис. 6, II).
Рис. 6 — Механизм переключения и блокировки коробки передач:
I — муфта сцепления выключена; II — муфта сцепления включена; 1 — рычаг переключения передач; 2 — шаровая опора; 3 — кулиса; 4 — переключающий валик; 5 — пружина; 6 — фиксатор; 7 — вилка; 8 — каретка; 9 — валик блокировочного механизма.
Раздаточную коробку устанавливают в тракторах и автомобилях с двумя и более ведущими мостами для распределения крутящего момента между ними. Она может также выполнять функции дополнительной коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии.
ХодоуменьшителиПредназначены для получения малых и особо малых скоростей движения. На автомобилях, как правило, ходоуменьшители совмещены с раздаточной коробкой (понижающая передача), а на тракторах они могут быть совмещены с коробкой передач (например, в тракторе Т-150К) или собраны в отдельном корпусе.
Раздаточная коробка трактора МТЗ-82 осуществляет автоматическое или принудительное включение и выключение переднего ведущего моста. Она представляет собой одноступенчатый редуктор с роликовой муфтой свободного хода одностороннего действия и механизмом, который может отключать, включать и блокировать муфту свободного хода. В корпусе 10 (рис. 7) на шарикоподшипниках установлен вал 14, на втулке которого свободно вращается ведомая обойма 13 Муфты свободного хода с внутренними зубьями, а на шлицевой части вала установлена зубчатая муфта 7 с большим и малым зубчатыми венцами. Снаружи на валу закреплен фланец 8 для присоединения карданного вала.
Рис. 7 — Раздаточная коробка трактора МТЗ-82:
1 — промежуточное зубчатое колесо; 2 — подшипники; 3 — зубчатое колесо вторичного вала; 4 — ось; 5 — гайка; 6 — подшипники муфты свободного хода; 7 — зубчатая муфта; 8 — соединительный фланец; 9 — вилка; 10 — корпус; 11 — оттяжная пружина; 12 — ролик; 13 — ведомая обойма муфты свободного хода; 14 — вал; 15 — зубчатое колесо; 16 — резьбовая муфта; 17 — упор тяги; 18 — стойка; 19 — тяга управления; 20 — плунжер; 21 — пружина ролика.
Зубчатое колесо 15 служит наружной обоймой муфты свободного хода и может вращаться относительно обоймы 13 на шарикоподшипниках 6. На наружной обойме имеется зубчатый венец с внутренними зубьями для соединения с большим венцом зубчатой муфты 7. В профильных пазах зубчатого колеса 15 расположены восемь заклинивающих роликов 12 с плунжерами 20 И пружинами 21.
Зубчатое колесо 15 приводится во вращение от зубчатого колеса 3 коробки передач через промежуточное зубчатое колесо 1, установленное на оси 4 в расточке корпуса коробки передач.
При движении трактора зубчатое колесо 15 вращается, но поскольку внутренняя обойма 13 сидит на валу свободно, вращение на вал 14 от коробки передач не передается. Муфта свободного хода отключена (как показано на рис. 7).
Включим муфту. Для этого упор 17 тяги установим в средний паз стойки 18. Тогда вилка 9 переместит зубчатую муфту наполовину и введет в зацепление ее малый зубчатый венец с зубчатым венцом ведомой обоймы 13 муфты свободного хода. При движении трактора без пробуксовывания задних ведущих колес зубчатое колесо 15 с наружной обоймой, получая вращение от коробки передач, будет вращаться медленнее, чем внутренняя обойма 13 муфты свободного хода, получающая вращение от передних колес. При таком движении трактора ролики 12 Расклинены, зубчатое колесо 15 и обойма 13 Вращаются независимо друг от друга, крутящий момент на передний мост не передается.
Как только задние колеса начнут буксовать (буксование достигает 5 %), скорость трактора снизится, уменьшатся частота вращения передних колес, а следовательно, и частота вращения ведомой обоймы 13. Когда частоты вращения обеих обойм муфты свободного хода станут одинаковыми, ролики 12 заклинятся и соединят обе обоймы в одно целое. Крутящий момент от коробки передач будет передаваться на передний мост трактора. Когда прекратится буксование задних колес, обе обоймы муфты свободного хода разъединятся и передача крутящего момента на передний мост прекратится.
Если упор 17 тяги установить в верхний паз стойки 18, то. муфта 7 передвинется еще левее и ее большой зубчатый венец войдет в зацепление с зубчатым венцом колеса 15 и заблокирует муфту свободного хода, т. е. жестко соединит зубчатое колесо 15 С валом 14. Происходит принудительное включение переднего моста. Такое включение следует применять при трогании трактора с места, заднем ходе и длительной работе трактора на рыхлых, переувлажненных почвах, когда задние колеса постоянно буксуют.
Правила эксплуатации. Возможные неисправности
Работоспособное состояние КП характеризуется четким и бесшумным включением передач, отсутствием подтекания масла, умеренным нагревом. На ходу передачи не должны произвольно выключаться.
Для повышения срока службы КП необходимо правильно ею пользоваться. Включать и выключать передачи у тракторов с переключением при остановке можно только при полностью остановленном тракторе. Если включение передач затруднено вследствие совпадения торцов зубьев сцепляемых шестерен, следует повторным включением сцепления провернуть ведущую шестерню при нейтральном положении рычага переключения передач, после чего включить передачу. Рычаг переключения передач надо перемещать плавно, без рывков.
При первом техническом обслуживании (ТО-1) проверяют уровень масла в КП.
При втором техническом обслуживании (ТО-2) регулируют механизм блокировки.
Через одно ТО-2 в автомобилях и при сезонном техническом обслуживании (СТО) в тракторах меняют масло. При этом очищают магниты пробок, промывают сапуны и фильтры. Масло заливают до установленного уровня.
При регулировании механизма блокировки отъединяют тягу, соединяющую рычаг валика механизма блокировки с педалью сцепления. Валик блокировки устанавливают углублениями вниз (при этом ползуны должны свободно передвигаться). Затем полностью выжимают педаль сцепления и, отрегулировав необходимую длину тяги, соединяют педаль с рычагом валика механизма блокировки переключения передач.
Таблица 1
| Неисправность | Причина | Способ устранения |
| Подтекание масла | Ослабли крепления корпусных деталей КППовреждена прокладка между корпусными деталями КП | Подтянуть крепежные болты и гайкиЗаменить прокладку в соединениях корпусов или крышки с корпусом |
| Чрезмерный нагрев | Мал уровень маслаОчень густое или жидкое масло | Долить масло до нормального уровняЗалить свежее масло, рекомендованное заводом-изготовителем |
| Затруднено переключение передач | Сцепление «ведет», тормозок не останавливает первичный валНарушена регулировка механизма блокировки
Износ шлицев и забоины на них Скосы и износ торцов зубьев шестерни |
Отрегулировать сцепление и тормозокОтрегулировать механизм блокировки
Разобрать КП и зачистить шлицы Заменить изношенные детали. Отрегулировать сцепление и тормозок |
| Самопроизвольное переключение передач или включение двух передач одновременно | Неправильно отрегулирован механизм блокировкиОслабли болты крепления вилок переключения передач
Поломана пружина фиксатора механизма переключения передач Изношен фиксатор Поломана кулиса |
Отрегулировать механизм блокировкиЗатянуть болты
Заменить пружину фиксатора Заменить фиксатор Заменить кулису |
Контрольные вопросы.
Схема работы простейшей коробки передач.
По каким признакам классифицируют коробки передач?
Как подразделяют передачи тракторов?
На какие группы делят передачи автомобилей?
На схеме показать как работает двухвальная коробка передач.
Объяснить кинематическую схему работы коробки передач автомобиля ГАЗ-53.
Как работает коробка передач трактора ДТ-75МВ?
Как работает коробка передач трактора Т-150К?
Что собой представляет ходоуменьшитель? Его назначение.
Что собой представляет раздаточная коробка? Ее назначение.
Материалы изготовления деталей коробок передач.
Устройство и назначение синхронизатора, его работа.
Устройство и назначение гидроподжимной муфты, ее работа.
Устройство и назначение увеличителя крутящего момента трактора МТЗ-80, его работа.
Устройство, назначение, работа механического привода коробки передач.
Какие приводы коробками передач могут быть?
Как работает раздаточная коробка трактора МТЗ-82?
Регулировки и ТО коробок передач.
Какие могут быть основные неисправности коробок передач?
Содержание отчета.
Назначение коробок передач, определение ее основных составляющих.
Привести классификацию коробок передач.
Подразделение передач тракторов и автомобилей на группы.
Зарисовать схему работы двухвальной коробки передач (Рис. 2,а), ее работа.
Зарисовать схему работы коробки передач автомобиля ГАЗ-53-12 (Рис. 2,б), ее работа.
Зарисовать схему работы коробки передач трактора ДТ-75М (Рис. 2,в), ее работа.
Зарисовать схему работы коробки передач трактора Т-150К (Рис. 2,г), ее работа.
Назначение ходоуменьшителя, раздаточной коробки.
Материалы, используемые для изготовления деталей коробок передач.
Назначение, устройство и работа синхронизатора. Зарисовать схему (Рис. 3,а).
Назначение, устройство и работа гидроподжимной муфты.
Назначение, устройство и работа увеличителя крутящего момента. Зарисовать схему (Рис. 5)
Классификация приводов управления механическими коробками передач.
Устройство и работа механического привода управления коробкой передач.
Регулировки и ТО коробок передач.
Основные неисправности коробок передач (Записать таблицу 1).
Список литературы.
1. А. М. Гуревич и др. Конструкция тракторов и автомобилей. М.: Агропромиздат, 1989. – с. 132-147
2. В. А. Родичев. Тракторы и автомобили. М.: Колос, 1998. – с. 154-174
3. В. В. Ильяков. Регулировки сельскохозяйственных тракторов. Справочник. М.: Колос, 1996. – с. 135-157
4. В. Л. Роговцев и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1986. – с. 113-121, 224-233