2  Устройство, компоновочные схемы

На большинстве сельскохозяйственных и значительной части промышленных тракторов и автомобилей применяют ступенчатые трансмиссии, как наиболее отработанные конструктивно, относительно простые, удобные и надежные в работе, имеющие довольно высокий КПД, более низкую стоимость. Основным их недостатком является ступенчатое регулирование крутящих моментов, что довольно часто приводит к неэффективному использованию мощности двигателя.

Рассмотрим принципиальные структурные кинематические схемы трансмиссий на примере тракторных, так как трансмиссия колесного трактора аналогична трансмиссии автомобиля, а у гусеничного трактора существенно отличается.

Кинематические схемы ступенчатых трансмиссий могут быть двух типов. По первой традиционной схеме (рис. 2.1,а,б) мощность двигателя на ведущие колеса трактора разделяется после КП, что обусловливает наличие одной центральной (главной)  передачи, размещаемой, как правило, в корпусе заднего моста трактора (гусеничного или колесного с задними ведущими колесами). Такая схема относительно проста, хорошо компонуется, обладает достаточно высоким КПД и приемлемыми показателями материалоемкости.

По второй кинематической схеме (рис. 2.1,в) трансмиссии мощность от  двигателя разделяется перед КП или в ней, что обусловливает наличие двух центральных (главных) передач. Положительным качеством этой схемы является меньшая силовая нагруженность деталей КП и центральной (главной) передачи и возможность уменьшения размеров механизма поворота гусеничного трактора. Особенностью этой схемы является невозможность четкого разграничения функций КП и механизма поворота и выполнение одним агрегатом совмещенных функций. Этот тип трансмиссии устанавливается только на гусеничных тракторах.

В традиционных схемах трансмиссии типового колесного трактора с задними ведущими колесами и гусеничного трактора (рис. 2.1,а,б) источником энергии является двигатель внутреннего сгорания 1, с коленчатого вала которого поток мощности поступает в первый агрегат трансмиссии - сцепление 2. Далее поток мощности поступает в КП 3, где обеспечивается ступенчатое изменение подведенного крутящего момента за счет различного сочетания работающих шестерен, образующих необходимые передаточные числа. Как правило, тракторная КП является понижающим редуктором, хотя в ней может быть прямая и повышающая транспортные передачи. 

Пара конических шестерен 4 образуют центральную (главную) передачу, соединяющую КП с поперечными валами заднего ведущего моста трактора. Она разделяет поток мощности от КП на два самостоятельных потока по бортам трактора и является понижающим редуктором постоянным передаточным числом.

Рис. 2.1. Принципиальные структурные кинематические схемы ступенчатых трансмиссий тракторов:

а – традиционная типового колесного трактора;  б – традиционная  гусеничного трактора; в – гусеничного трактора с разделением потока мощности перед КП; 1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – сцепление; 3 – коробка передач; 4 – центральная (главная) передача; 5 – конечная передача;  6 – ведущее колесо;  7 – дифференциал; 8 – привод заднего ВОМ; 9 – привод бокового ВОМ; 10 - механизм поворота; 11 – раздаточный редуктор; 12 - тормоз

У колесного трактора ведомая шестерня центральной (главной) передачи обычно устанавливается на корпусе дифференциала 7 - механизме трансмиссии, кинематически соединяющем центральную (главную) передачу с ведущими валами конечных передач 5 (рис. 2.1,а). Дифференциал позволяет ведущим колесам 6 вращаться с разными частотами при повороте трактора или его движении по неровностям пути. Конечная передача является последним понижающим редуктором трансмиссии с постоянным передаточным числом и в ряде случаев определяет величину дорожного просвета (клиренса) трактора.

Для отбора части мощности двигателя для посторонних ее потребителей колесный трактор, как правило, имеет не менее двух приводов ВОМ - заднего 8 и бокового 9.

У гусеничного трактора разветвленные потоки мощности после центральной (главной) передачи 4 (рис.2.1,б) вначале поступают в механизм поворота 10, а затем на конечные передачи 5 и ведущие 

колеса 6, иногда называемые звездочками. Механизм поворота обеспечивает передачу разных ведущих моментов и частот вращения левого и правого ведущих колес 6, благодаря чему производится поворот гусеничного трактора. 

У гусеничного трактора, как правило, должно быть не менее одного заднего привода ВОМ 8.

В трансмиссии гусеничного трактора с разделением потока мощности  перед КП (рис. 2.1,в) поток мощности от двигателя внутреннего сгорания 1 поступает в сцепление 2 и далее в раздаточный  редуктор 11, выходные валы которого являются приводными валами двух параллельных КП 3. Отличительной особенностью этих КП является переключение передач на ходу трактора, без разрыва потока мощности, с применением обычных фрикционных муфт с гидроподжатием.

На концах выходных валов КП последовательно установлены тормоз 12 и ведущая коническая шестерня отдельной центральной (главной) передачи 6.

Тормоза 12 и блокировочные муфты КП являются одновременно агрегатами механизма поворота гусеничного трактора с данным типом трансмиссии.

Конечная передача 5 и ведущие колеса 6 аналогичны рассмотренным выше. Привод ВОМ 8 обычно осуществляется от раздаточного редуктора 11.

Наибольшее распространение на современных автомобилях получили механические трансмиссии, которые могут быть выполнены по различным схемам, в зависимости от назначения автомобиля и относительного расположения двигателя и ведущих колёс. Для оценки конструктивной схемы трансмиссии используют колёсную формулу, которая за­писывается в виде «произведения» общего числа колёс на число ведущих. Например, ко­лёсная формула 4x2 означает: автомобиль имеет четыре колеса, два из которых ведущие. Для автомобилей с колёсной формулой 4x2 и 4x4 возможны различные способы компо­новки агрегатов трансмиссии. В настоящее время большое распространение получили схемы с передним расположением силового агрегата и с приводом на передние, задние колёса или с полным приводом.



Рис. 2.2

      Крутящий момент от двигателя 1 (рис,2.2 б) через сцепление 2 передаётся в коробку передач 3, где изменятся в зависимости от включённой в ней передачи. Сцепление и двигатель объединяют в один агрегат, к ним жёстко присоединяется коробка передач. Двигатель, сцепление и коробка передач представляют собой силовой агрегат. Далее крутящий момент от коробки передач через карданную передачу 4 передаётся к главной передаче 5 и, с помощью дифференциала, распределяется по ведущим колёсам автомобиля. Главная передача, дифференциал и полуоси объединяют в один агрегат - ведущий мост.

Рис. 2.3

Наибольшая сила тяга, а значит наиболее полное использование мощности двигателя, может быть получено на полноприводном автомобиле, с колёсной формулой 4x4. Транс­миссия полноприводного автомобиля (рис. 2.3.)     включает раздаточную коробку 7, с помощью которой крутящий момент передаётся к переднему и заднему ведущим мостам автомобиля. Как правило,'Т_кр к передним колёсам подводится с помощью шарниров равных угловых скоростей 6. Известны конструкции привода управляемых колёс с простыми жёсткими карданными шарнирами. В раздаточной коробке может устанавливаться межосевой дифференциал, распределяющий Т_кр между мостами в определенной пропорции.

Бесступенчатые передачи позволяют получить любое передаточное отношение в некотором ограниченном диапазоне. Бесступенчатые передачи могут быть: механическими (фрикционными, с зацеплением, импульсные); гидравличе­скими (гидродинамическими, гидрообъёмными); электрическими и комбинированными. По некоторым причинам в автомобилях чаще используются гидромеханические передачи, состоящие из гидродинамической бесступенчатой передачи (гидротрансформатора) и механической коробки передач, соединенных последовательно, причём в механической коробке передач переключения осуществляются автоматически.

Гидрообъёмные трансмиссии. В гидрообъёмных трансмиссиях в основном используется гидростатический напор (H = р/ у, где р - давление рабочей жидкости, у - удельный вес жидкости) или иначе, напор вытесняемых объёмов рабочей жидкости. На автомобилях с гидрообъёмным трансформатором, момент и обороты на ведущих колёсах изменяются за счёт изменения рабочих параметров гидромашин, составляющих гидрообъёмную транс- миссию. В этом варианте гидрообъёмная трансмиссия работает при постоянной мощности первичного двигателя, двигателя внутреннего сгорания. В гидрообъёмных передачах типа «гидровал-гидрорелуктор» параметры гидромашин постоянны, изменение факторов мощ- ностного потока осуществляется регулированием потребляемой мощности двигателя внутреннего сгорания. В двухпоточной гидрообъёмной передаче через гидрообъёмный трансформатор пропускается лишь часть мощности двигателя внутреннего сгорания. Гид­рообъемные передачи позволяют бесступенчато изменять крутящий момент и частоту вращения ведущих колёс в широком диапазоне эксплуатационных режимов, отсутствует карданная передача, просто и удобно распределять мощность по ведущим колёсам, возможность торможения за счёт гидрообъёмной передачи с различной интенсивностью. Однако есть недостатки: высокое давление рабочей жидкости, высокие требования к тех­нологии производства и эксплуатации, сравнительно невысокий КПД (максимум 0,9). Гидрообъемная коробка передач (рис. 2.4.) состоит из насосов и гидромоторов, соединённых трубопроводами. Бесступенчатое изменение передаточного числа обеспечивается плавным изменением рабочего объёма насоса, а иногда и рабочих объёмов гидромоторов. В неподвижном корпусе регулируемого насоса вращается соединённый валом 5 с махови­ком двигателя блок цилиндров 2. Поршни 7 и 7, находящиеся в цилиндрах, упираются торцами в наклонную шайбу 8. За половину оборота вала 5 поршень 7 перемещается в по­ложение, занимаемое поршнем 1. Рабочая жидкость из линии всасывания 6 (от гидромо­торов) входит в цилиндр. За следующую половину оборота жидкость из цилиндра выталкивается в линию нагнетания 4 и поступает к гидромотору 12, вал 11 которого соответствует ведомому валу коробки передач. Насос питания 9 восполняет утечки жидкости, собираемой в баке 10. Изменяя угол наклона шайбы 8, причем у>О, меняют подачу насоса при посто­янной угловой скорости вала 5. При у =0