7. Механизм поворота гусеничных тракторов

 

Прежде чем рассматривать конструкции механизмов поворота остановимся на схеме поворота гусеничного трактора (рис. 6.15). Предположим, что трактор движется прямолинейно со скоростью VТ центра масс. При этом VТ =V1 =V2 , где V1 и  V2 - скорость соответственно левой и правой гусениц трактора.

Уменьшим скорость правой гусеницы V2 до значения V2' и нарисуем план скоростей трактора. В точке О центре поворота поступательная скорость равна нулю. Относительно этой точки трактор совершает поворот с радиусом  R - расстояние от центра поворота О до центра масс (ц.м.) трактора.

Таким образом, движение гусениц трактора на повороте состоит из двух движений:

-                    поступательного со скоростями V1 и V2' соответственно левой и правой гусениц;

вращательного этих гусениц вокруг полюсов поворота соответственно О1 и О2 с угловой скоростью ωтр.

Рис. 6.15. Схема поворота гусеничного трактора

 

Из представленной схемы следует, что для обеспечения поворота гусеничного трактора необходимо иметь механизм, обеспечивающий изменение поступательных скоростей движения левой и правой гусениц так, чтобы V1 V2 , т. е. механизм  поворота, придающий левой и правой гусенице различные скорости движения.

Механизм, предназначенный для регулирования скоростей движения гусениц и позволяющий трактору выполнять повороты, называют механизмом поворота (МП). Он представляет собой, как правило, самостоятельный агрегат, размещенный за  центральной (главной)  передачей и распределяющий поток мощности между гусеницами. В некоторых случаях функцию МП могут выполнять другие агрегаты трансмиссии трактора, например КП.

Классификация механизмов поворота осуществляется: по методу подвода мощности к гусеницам - одно и двухпоточные МП. В однопоточных МП мощность от двигателя к гусеницам подводится одним потоком, в двухпоточных двумя потоками. В тракторах более широкое распространение получили однопоточные МП;  по числу фиксируемых радиусов поворота - одно-, двух-, многоступенчатые и бесступенчатые МП; по кинематическому признаку различают:

    МП первого типа, которые обеспечивают поворот трактора без снижения скорости центра масс;

    МП второго типа, которые сохраняют при повороте скорость забегающей гусеницы постоянной и равной скорости прямолинейного движения до поворота;

    МП третьего типа, обеспечивающие поворот трактора со снижением поступательной скорости забегающей гусеницы.

Некоторые МП по кинематическому признаку относятся одновременно к первому и второму типу. МП третьего типа в тракторах не применяются в виду большого снижения скорости центра масс на повороте и, следовательно, производительности тракторного агрегата.

Самое широкое применение в тракторах получили МП второго типа;     по типу МП различают:

    с многодисковыми фрикционными муфтами (бортовыми фрикционами);     с планетарными механизмами;     с двумя параллельными КП (бортовыми КП);     с дифференциальными механизмами.

В современных тракторах применяют первые три типа МП.

Конструкции  механизмов  поворота.   Механизм поворота с многодисковыми фрикционными муфтами (бортовыми фрикционами) (рис. 6.16) размещается между центральной 1 и конечной 2 передачами трактора. МП состоит их двух многодисковых фрикционных муфт Ф1 и Ф2 (далее по тексту фрикционов) и двух остановочных тормозов Т01 и Т02 . Управление поворотом трактора осуществляется четырьмя элементами: двумя фрикционами Ф1 и Ф2 и двумя тормозами Т01 и Т02 .

Рис. 6.16. Механизм поворота с  многодисковыми фрикционными муфтами

При прямолинейном движении трактора фрикционы Ф1 и Ф2 включены, а тормоза Т01 и Т02 выключены. В результате крутящий момент от центральной передачи 1 передается через фрикционы  Ф1 и Ф2 и далее через шестерни конечной передачи 2 на левое и правое ведущие колеса 3 трактора. Поскольку между ведущими колесами трактора существует жесткая кинематическая связь, то он движется прямолинейно.

Рассмотрим работу МП при повороте трактора направо. Здесь возможны два случая. 

1.                Поворот трактора со свободным радиусом (радиус поворота трактора изменяется в зависимости от изменения силы сопротивления качению правой гусеницы).

Для его осуществления отключается правый фрикцион Ф2 . В результате прекращается подвод мощности к правой гусенице, скорость ее уменьшается по не известному закону и трактор поворачивает направо со свободным радиусом. Схема поворота трактора с данным МП представлена на рис. 6.15. Предположим, что в какой-то момент времени скорость правой гусеницы будет иметь значение V2' . Тогда скорость центра масс трактора уменьшится до значения VТ'' . Следовательно, данный МП при повороте трактора снижает скорость центра масс и по кинематическому признаку относится к МП второго типа.  

2.                Поворот трактора направо с заданным фиксируемым радиусом R = Rmin = B 2 , где В - поперечная база трактора. Для этого необходимо последовательно после отключения правого фрикциона Ф2 (рис. 6.16) включить правый остановочный тормоз Т02 , что приведет к остановке правой гусеницы и повороту трактора на месте вокруг этой гусеницы. На схеме поворота трактора (см. рис. 6.15) видно, что в данном случае скорость центра масс трактора снижается до значения VТ" =VТ 2 (в два раза меньше, чем при прямолинейном движении).

Механизм поворота с многодисковыми фрикционными муфтами отличается простотой конструкции. Но вместе с тем он имеет низкую долговечность фрикционных муфт при условии их работы в сухую и большие габариты. Однако он получил широкое применение даже в мощных и сверхмощных гусеничных тракторах, где применяют многодисковые фрикционы и тормоза, работающие в масле. 

Одноступенчатый планетарный МП (рис. 6.17) состоит из двух планетарных рядов, размещенных между центральной 1 и конечной 6 передачами трактора, двух остановочных Т01 и Т02 и двух поворотных ТП1 и ТП2 тормозов. Он может выполняться с разнесенными планетарными рядами (рис. 6.17,а) и с планетарными рядами, выполненными в одном общем корпусе (рис. 7.17,б). Последний вариант часто используется в случае применения сухих тормозов, когда  в корпусе заднего моста выполняются герметичные перегородки для исключения попадания масла в полость, где размещаются тормоза.

Привод управления тормозами выполнен так, что при отсутствии воздействия тракториста на органы управления поворотом поворотные тормоза ТП1 и ТП2 всегда включены, а остановочные тормоза Т01 и Т02 выключены. Поворотные тормоза связаны с солнечными шестернями 5 планетарных рядов и удерживают их в заторможенном состоянии. В результате при прямолинейном движении трактора крутящий момент от центральной передачи 1 на ведущие колеса 7 передается через эпициклические шестерни 3, сателлиты 4, которые обкатываются вокруг неподвижных солнечных шестерен 5, и далее через водила 2 и конечные передачи 6.

Рис. 6.17. Одноступенчатый планетарный механизм поворота:

а с разнесенными планетарными рядами; б с планетарными рядами, установленными в одном общем корпусе; 1 центральная передача; 2 водило; 3 эпициклическая шестерня; 4 сателлит; 5 солнечная шестерня; 6 конечная передача; 7 ведущее колесо

Водила 2 левого и правого планетарных рядов вращаются медленнее эпициклических шестерен 3, так как передаточное число механизма поворота  uМП >1. 

В существующих  конструкциях  одноступенчатых  планетарных МП передаточное число МП uМП =1,33...1,5. Следовательно, МП увеличивает общее передаточное число трансмиссии трактора, что позволяет уменьшить передаточные числа других агрегатов трансмиссии и облегчить условия их работы. При этом обеспечивается устойчивость прямолинейного движения трактора.

При повороте трактора направо возможны два случая. 

1.                Поворот трактора со свободным радиусом.  Для его осуществления отключается правый поворотный тормоз ТП2 . В результате солнечная шестерня 5 правого планетарного ряда освобождается и начинает свободно вращаться. Планетарный ряд преобразуется в дифференциальный механизм, что исключает передачу через него мощности к ведущему колесу 7, а следовательно, к правой гусенице. 

2.                Поворот направо с заданным фиксированным радиусом R = Rmin = B 2 . Для этого необходимо последовательно после отключения правого поворотного тормоза ТП2  включить правый остановочный тормоз Т02 , что приведет к остановке правой гусеницы и повороту трактора на месте вокруг этой гусеницы.

Основными достоинствами одноступенчатого планетарного МП являются:

-                    компактность конструкции;

-                    наличие передаточного числа uМП >1, позволяющего уменьшить передаточные числа других агрегатов трансмиссии, что облегчает условия их работы.

Недостатком такого МП являются повышенные требования к качеству изготовления планетарных рядов.

Одноступенчатый планетарный МП получил широкое применение в отечественных гусеничных тракторах.

МП с бортовыми коробками передач (рис. 6.18) применяется как на сельскохозяйственных тракторах общего назначения, так и на промышленных тракторах. МП состоит из двух параллельных (бортовых) КП  и двух остановочных тормозов Т01 и Т02. Переключение передач в КП осуществляется с помощью фрикционных муфт с гидроподжатием.

Здесь возможны три случая поворота трактора (направо).

1.                Поворот со свободным радиусом R. Для этого отключается фрикционная муфта с гидроподжатием  в КП1, что приводит к разрыву потока мощности к правой гусенице и повороту трактора направо со свободным радиусом.

2.            Поворот с заданным фиксированным радиусом R = Rmin = B 2 . Он осуществляется отключением фрикционной муфты с гидроподжатием в КП1 и последовательным включением остановочного тормоза.

Рис. 6.18. Структурная кинематическая схема гусеничного трактора с двумя бортовыми КП: 

1 - ФС; 2 раздаточный редуктор; 3– центральная передача; 4 – конечная передача; 5 ведущее колесо; ДВС двигатель внутреннего сгорания; КП1 и КП2 соответственно КП правого и левого бортов трактора; ТО1 и ТО2 остановочные тормоза соответственно правого и левого бортов

3.                Поворот с несколькими заданными фиксированными радиусами R > Rmin . Для этого одновременно включаются различные передачи в КП1 и  КП2. Поворот возможен как с постоянной скоростью центра масс (МП первого типа), так с ее уменьшением (МП второго типа) и увеличением. Однако поскольку поворот трактора с данным МП чаще выполняется с уменьшением скорости центра масс, его относят к МП второго типа. Если в КП1 и КП2 предусмотрен полный реверс, то данный МП позволяет разворачиваться трактору на месте вокруг центра масс. Для этого левая и правая гусеницы трактора должны вращаться в разные стороны, но с одинаковыми  угловыми  скоростями. При  этом  радиус  поворота трактора R= 0 . 

МП с бортовыми КП обладает всеми достоинствами ранее рассмотренных выше, дополнительно обеспечивает получение нескольких заданных фиксированных радиусов поворота трактора и разворот его на месте вокруг центра масс. При этом существенно улучшается управляемость трактора.

К недостаткам МП следует отнести сложность конструкции и высокую стоимость.

МП с бортовыми КП применяют в сельскохозяйственном тракторе общего назначения Т-150 и в промышленном тракторе Т-330.

Управление механизмами поворота гусеничных тракторов.

Управление многодисковыми фрикционными муфтами поворота (бортовыми фрикционами) и тормозами осуществляется системой тяг, рычагов и педалей, приводимой в действие трактористом из кабины трактора. Управление бортовыми фрикционами и поворотными тормозами планетарных МП производится рычагами. Остановочные тормоза управляются чаще всего ножными педалями с защелками для фиксации их в затянутом положении. 

Каждый борт трактора имеет раздельное управление. Чтобы сократить число органов управления, в некоторых тракторах управление обоими бортовыми фрикционами и остановочными тормозами осуществляют одним рычагом. Такая система применена на тракторе Т-130 (рис. 6.19). 

Отклоняя рычаг управления 1 влево или вправо, через коромысло 5 и  Г-образные рычаги 3 и 4 выключают фрикцион левого или правого бортов. Передвигая отклоненный рычаг на себя, через рычаги 7, 6 и 2  затягивают соответствующий поворотный тормоз. При перемещении рычага 1 на себя двуплечий рычаг 7 затягивает сразу два поворотных тормоза, не выключая бортовые фрикционы. В данном случае поворотные тормоза выполняют функцию стояночных. В таком положении (включение стояночных тормозов) рычаг может фиксироваться защелкой.  

На тракторе Т-150 для управления поворотом применяют рулевое колесо, которое управляет клапанами плавного сброса давления масла из бустеров включенных фрикционных муфт с гидроподжатием в КП. При его повороте на угол меньше 42° происходит постепенное выключение гидроподжимной муфты борта, в сторону которого поворачивают рулевое колесо. При дальнейшем его вращении (более 42°) затягивается тормоз этого борта и трактор совершает крутой поворот.

Рис. 6.19. Механизм управления поворотом трактора Т-130:

1 рычаг управления; 3, 4 Г-образные рычаги включения фрикционов; 5 коромысло: 2, 6, 7 рычаги

Для облегчения труда тракториста и уменьшения сил на перемещение рычагов и педалей применяют сервоприводы (усилители): пружинные механические, гидравлические и пневматические. По принципу действия они делятся на простые и следящие. Следящие приводы воспроизводят с определенной точностью изменение силы на органе управления или его перемещение. 

Наибольшее распространение в тракторах получили гидравлические сервоприводы следящего действия по перемещению. Такого типа сервоприводы применены на тракторах Т-130 (для управления бортовыми фрикционами) и Т-4А (для управления поворотными тормозами). Они позволяют снизить силу на рычагах управления до 20...40 Н.

Уход за механизмами поворота состоит в регулировке свободных ходов педалей и рычагов управления бортовых фрикционов и тормозов, в периодической промывке их поверхностей трения (если применяются фрикционные элементы сухого трения), в проверке уровня масла, доливке его и замены (для планетарных рядов) согласно инструкции по техническому обслуживанию трактора.