admin | Спецтехника

Сцепление трактора

На тракторах устанавливают фрикционные сцепления, использующие для передачи крутящего момента силы трения, возникающие между их деталями.

Главное сцепление. На тракторе бывает одно или несколько сцеплений. Сцепление, входящее в состав трансмиссии и расположенное непосредственно за дизелем, называется главным сцеплением.

Принцип действия сцепления следующий. Вал 9 (рис. 1, а, положение 1) опирается на коленчатый вал дизеля через шариковый подшипник, запрессованный в его торце. Если рядом с маховиком 3 дизеля поставить ведомый диск 4, сидящий на шлицах вала 9, то вращение от коленчатого вала на него передаваться не будет. Если же диск 4 (см. рис. 1, а, положение II) постепенно передвигать влево и прижимать к маховику, то между ними будут возникать силы трения, причем тем больше, чем сильнее будет прижиматься диск. Таким образом, при такой конструкции сцепления можно обеспечить очень плавное соединение двух валов за счет пробуксовывания диска и маховика во время включения.

Рис. 1. Сцепление:

а — принцип действия; б — устройство; 1 — ступица; 2 — демпфер; З — маховик; 4 — ведомый диск; 5 — ведущий диск; 6 — винты; 7 — рычаг; 8 — подшипник; 9 — вал; 10 — вилка; 11, 14 — пружины; 12 — кожух; 13 — педаль; 15 — упор; 16 — тяга; 17 — гидроусилитель; I — сцепление отключено; II — сцепление включено.

В качестве главного сцепления на тракторах применяют механизмы различной конструкции, но одинаковые по принципу действия (см. описание выше).

Устройство. Основой сцепления служит кожух 12 (см. рис. 1, б), внутри которого помещены нажимной ведущий диск 5 и нажимные пружины 11. Кожух винтами 6 жестко укреплен на маховике 3 двигателя.

Между ведущим диском 5 и маховиком установлен ведомый диск 4 — тонкий стальной диск, на котором с обеих сторон укреплены накладки из асбеста с добавкой связующих материалов. Эти накладки обладают большим коэффициентом трения и выдерживают высокую температуру, возникающую при пробуксовывании диска в момент включения или выключения.

Ведомый диск 4 своей ступицей 1 посажен на шлицы вала 9. Пружины 11, вставленные в стаканы, упираются в кожух 12 и ведущий диск 5 и прижимают его через ведомый диск 4 к маховику 3. Таким образом, ведомый диск 4 оказывается плотно зажатым между поверхностями маховика и ведущего диска. Возникающее при этом трение настолько велико, что при вращении маховика крутящий момент дизеля полностью передается на ведомый вал 9 и через него направляется к ведущему валу коробки передач.

Такое сцепление называется фрикционным, однодисковым, сухим, постоянно замкнутого типа. В том случае, если на тракторе установлен дизель большой мощности и приходится передавать большие крутящие моменты, один ведомый диск по своей прочности не может обеспечить такую возможность, на тракторе устанавливают сцепление с двумя ведомыми 4 дисками. Сцепления такого типа называются фрикционными, двудисковыми, сухими, постоянно замкнутого типа.

Механизм управления сцеплением состоит из педали 13 (см. рис. 1, б), соединенной рычагами и тягой 16 с вилкой 10 и через нее с передвижной муфтой с упорным шариковым подшипником 8, и выключающих рычагов 7, связанных с ведущим диском 5.

Чтобы выключить сцепление, нужно нажать на педаль 13. При этом подвижная муфта переместится влево и через подшипник 8 нажмет на рычаги 7. Рычаги 7 при этом повернутся на своих осях и отведут ведущий диск 5 в сторону кожуха. Пружины 11 при этом сжимаются, а ведомый диск 4 освобождается, и передача крутящего момента прекращается.

При постепенном освобождении нажатой педали 13 ведущий диск 5 под действием пружин 11 постепенно перемещается в сторону маховика (влево) и прижимает к нему ведомый диск сцепление включено.

При пробуксовывании дисков возникает теплота, и если включать сцепление очень медленно, то делали сцепления могут излишне перегреться и выйти из строя. Поэтому при включении одинаково вредно отпускать педаль как очень быстро, так и очень медленно. Оптимальное время включения сцепления — 1,5…3 с.

Дополнительные механизмы, применяемые в сцеплениях. В сцеплениях различных тракторов применяют дополнительные механизмы, улучшающие их действие. В число их входят такие, которые уменьшают усилие, потребное для включения, гасят крутильные колебания, передаваемые коленчатым валом, ускоряют остановку ведомого диска после выключения быстро вращающегося сцепления и др.

Механизмы, уменьшающие усилия выключения сцепления. Чтобы выключить сцепление, нужно сжать большое количество весьма упругих пружин. На это требуется большое усилие. Согласно нормам усилие на педали допускается не более 120 Н, а при ручном управлении сцеплением — не более 60 Н. Поэтому для облегчения действия педалями, управляющими сцеплением, на тракторе устанавливают механические, гидравлические или пневматические усилители.

Механический усилитель. В исходном положении (сцепление выключено) педаль 13 удерживается пружиной 14, усилие которой направлено по ходу часовой стрелки относительно оси педали. При нажатии на педаль пружина 14 поворачивается относительно неподвижного упора 15 и сжимается, пока не дойдет до нейтральной линии. Как только ось пружины окажется ниже оси педали, пружина начнет разжиматься, создает усилие против часовой стрелки относительно оси педали и тем самым облегчает выключение сцепления.

Гидравлический усилитель 17 устанавливают вместо тяги 16. В этом случае при нажатии на педаль 13 под действием рабочей жидкости, подаваемой к усилителю под высоким давлением, сцепление выключается силой давления жидкости.

Пневматический усилитель состоит из пневматической камеры 2 (рис. 2), имеющей такое же устройство, как у тормозной камеры, приводящей в действие тормоза трактора, и следящего устройства 8. При нажатии на педаль 1 сцепления следящее устройство 8 направляет сжатый воздух в пневматическую камеру 2, которая, воздействуя на подвижную муфту с выжимным подшипником, выключает сцепление.

Гаситель крутильных колебаний. Вовремя работы дизеля коленчатый вал его испытывает крутильные колебания. Под влиянием периодически действующих сил расширяющихся газов в цилиндре дизеля коленчатый вал то закручивается, то раскручивается в пределах упругих деформаций. Чтобы эти колебания не передавались валу коробки передач и не вызывали преждевременного износа деталей, ведомые диски 3 соединяют со ступицей не жестко, а через резиновые демпферы 2 (см. рис. 1, б) или пружины 4 (см. рис. 2).

Рис. 2. Пневматический усилитель выключения сцепления:

1 — педаль; 2 — пневматическая камера; 3 — ведомые диски; 4 — пружины; 5 — шкивок; 6 — вал; 7 — тормозная колодка; 8 — следящее устройство.

Во время работы двигателя эти пружины (или резиновые вставки) не дают крутильным колебаниям передаваться на валы коробки передач. Кроме того, при включении сцепления вращение от диска к ступице передается плавно и поглощаются удары, возникающие при быстром включении сцепления.

Тормозок. После выключения сцепления его ведомая часть и соединенный с ней ведущий вал коробки передач продолжают некоторое время вращаться по инерции, что затрудняет включение передач. Если, не дождавшись полной остановки вала коробки передач, попытаться соединить шестерни, то произойдет удар, вызывающий износ торцов шестерен. Чтобы сократить время вращения по инерции ведомой части сцепления, предусмотрено приспособление — тормозок, имеющий следующее, устройство. На ведомом валу 6 сцепления сделано некоторое утолщение в виде шкивка 5, к которому после выключения сцепления прижимается тормозная колодка 7 и затормаживает его. [Трактор Семенов В.М., Власенко В.Н. 1989 г.]

Общие сведения о трансмиссии трактора

Трансмиссия в целом представляет собой комплекс устройств для передачи и преобразования энергии от ее источника к потребителю (или потребителям) в удобном для них виде.

Современные трансмиссии можно классифицировать по способу изменения их передаточных чисел на бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные.

Бесступенчатые трансмиссии позволяют в заданном интервале передаточных чисел иметь любое их значение, вследствие чего работа машинно-тракторных агрегатов всегда может быть наиболее производительной и экономичной.
Ступенчатые трансмиссии имеют определенные интервалы (ступени) передаточных чисел в пределах которых работа машинно-тракторных агрегатов достаточно производительная и экономичная.

Комбинированные трансмиссии отличаются сочетанием интервалов передач, в которых возможно бесступенчатое изменение передаточных чисел.

По способу преобразования крутящего момента их можно классифицировать на механические, гидравлические, электрические и комбинированные.

Бесступенчатые трансмиссии по этому признаку подразделяются на механические (фрикционно-тороидные, клиноременные и импульсные — инерционные), гидравлические (гидродинамические и гидрообъемные), электрические (электромеханические).

Ступенчатая трансмиссия по этому признаку является механической, в которой преобразование крутящего момента происходит в шестеренных редукторах, в одном из которых — коробке передач (КП) — производится изменение передаточных чисел, ограниченных числом возможных сочетаний зубчатых пар.

должны обеспечивать надежную связь с двигателем и отсоединение от него, в зависимости от технологии работы машинно-тракторных агрегатов;
иметь возможность изменения общего передаточного числа в зависимости от изменения тягового сопротивления движению трактора (его загрузке);
должны иметь возможность изменения направления вращения ведущих колес трактора при неизменном направлении вращения вала двигателя для получения заднего хода, а также соотношения частот вращения левого и правого ведущих колес при движении на повороте, по неровностям пути и для поворота соответственно колесного и гусеничного трактора;
обеспечивать отбор части мощности двигателя на привод рабочих органов прицепных или навесных машин — орудий во время движения машинно-тракторных агрегатов или его работы в стационарных условиях, а также систем по обслуживанию гидравлических систем трактора;
конструктивно быть компактными, иметь ограниченные габаритные размеры корпусов сборочных единиц (агрегатов), способных передавать большие мощности, иметь достаточно высокие КПД и долговечность, низкую трудоемкость технического обслуживания и хорошую ремонтопригодность.

[Тракторы. Конструкция. Под общ. ред. И. П. Ксеневича, В. М. Шарипова. 2001 г.]

Силовая передача трактора ДТ-20

Крутящий момент от двигателя к ведущим колесам трактора передается при помощи узлов и механизмов, называемых силовой передачей или трансмиссией.

Силовая передача дает возможность отключать работающий двигатель при остановке трактора, изменять скорость движения и направление вращения ведущих колес, а также отбирать мощность двигателя для работы других механизмов и машин. Назначение силовой передачи состоит также в том, чтобы обеспечить вращение задних, ведущих колес трактора с числом оборотов 25—65 в 1 мин при числе оборотов 1500 — 1800 в 1 мин коленчатого вала двигателя.

Силовая передача состоит из муфты сцепления, коробки передач и центральной передачи, уменьшающей число оборотов ведомого вала и дифференциала.

Часть механизмов и узлов силовой передачи трактора ДТ-20 размещены в одном общем картере и называются главной передачей. В нее входят: механизм изменения передач (скоростей) движения; механизм для изменения направления движения трактора — механизм реверса; узел дополнительной (замедленной) передачи и механизм дифференциала. Схема силовой передачи трактора показана на рисунке 1.

Рис. 1. Схема силовой передачи трансмиссии трактора:

1 — коленчатый вал двигателя; 2 — муфта сцепления; 3 — соединительная муфта; 4 — первичный вал главной передачи; 5 — промежуточный вал; 6 — шкив отбора мощности; 7 — бортовая, или конечная, передача; 8 — главный вал; 9 — ведущее колесо; 10 — шкив тормоза; 11 — полуось; 12 — вал отбора мощности; 13 — приводной валик дополнительной (замедленной) передачи.

Модули и числа зубьев шестерен силовой передачи даны в таблице 1.

Крутящий момент от двигателя к ведущим колесам трактора передается так. Коленчатый вал 1 двигателя связан с первичным валом 4 главной передачи муфтой сцепления 2 и соединительной жесткой муфтой 3. Коническая шестерня Z₃ первичного вала главной передачи находится в постоянном зацеплении с двумя коническими шестернями Z₄ свободно вращающимися на зубчатой втулке промежуточного вала 5.

Эти шестерни имеют зубчатые венцы Z₂₂ каждый из которых может быть соединен подвижной зубчатой муфтой Z₂₃ с зубчатой втулкой, закрепленной на промежуточном валу. В зависимости от того, какой из венцов а следовательно и коническая шестерня будет связана с промежуточным валом, он будет вращаться в одном или другом направлениях, а трактор соответственно двигаться вперед или назад.

Комплект конических шестерен с подвижной зубчатой муфтой и сопрягаемыми деталями называют механизмом для изменения направления вращения или механизмом реверса. На промежуточный вал 5, слева от механизма реверса, насажены подвижные (ведущие) шестерни Z₁₂ и Z₉ первой и четвертой передач, а справа подвижные шестерни Z₅ и Z₇ второй и третьей передач. С промежуточного вала вращение передается на главный вал 8 соединением какой-либо подвижной шестерни с одной из шестерен Z₁₂, Z₁₀, Z₈ или Z₆, неподвижно закрепленных на главном валу.

В средней части главного вала установлена ведущая шестерня Z₁₃ центральной передачи, передающая вращение шестерне Z₁₄ соединенной с корпусом дифференциала. Вместе с ним вращаются ось сателлитов с сателлитами Z₁₅ и находящиеся в зацеплении с ними конические полуосевые шестерни Z₁₆. Соединенные с коническими шестернями дифференциала полуоси 11 (валы ведущих шестерен бортовых передач) передают вращение к ведущим колесам 9 через шестерни Z₁₇ и Z₁₈.

При помощи тормозных шкивов 10, установленных на валах ведущих шестерен бортовых передач, осуществляют остановку или крутой поворот трактора, притормаживая одну полуось.

Изменение скорости движения трактора при постоянных оборотах коленчатого вала двигателя достигают переключением подвижных шестерен (кареток) промежуточного вала 5 при выключенной муфте сцепления.

Ведомые шестерни имеют неодинаковое число зубьев: наименьшее — для шестерни Z₁₁ первой передачи и наибольшее — Z₉ для четвертой передачи. Ведомые шестерни, расположенные на главном валу 8, также имеют разные числа зубьев: ведомая шестерня Z₁₂ первой передачи наибольшее, а шестерня четвертой передачи — наименьшее. Перемещая подвижные шестерни и вводя их в зацепление с ведомыми шестернями главного вала, можно обеспечить вращение его с различным числом оборотов, при постоянном числе оборотов промежуточного вала.

Мощность двигателя при нормальной работе постоянна для определенных устойчивых оборотов коленчатого вала и поэтому крутящий момент двигателя, передаваемый силовой передаче трактора, остается постоянным, так как произведение величины крутящего момента на число оборотов и определяет мощность. Следовательно, при передаче постоянной мощности уменьшение числа оборотов какого-либо вала приводит к увеличению крутящего момента на этом валу. При движении на первой и второй передачах трактор развивает более высокое тяговое усилие, чем при движении его на третьей и четвертой передачах.

В главной передаче трактора ДТ-20 предусмотрены четыре скорости движения вперед и четыре скорости назад. Кроме того, можно получить дополнительную скорость движения, равную 0,87 км/ч при 900 об/мин коленчатого вала двигателя. Такая скорость нужна для работы с рассадопосадочными и другими машинами. Для получения дополнительной скорости служит пара шестерен Z₁ и Z₂, находящихся в постоянном зацеплении. Вращение нижнего приводного валика 13 дополнительной передачи передается через пару конических шестерен Z₁₉ и Z₂₀, находящихся в постоянном зацеплении, на подвижную шестерню Z₂₁. Для включения дополнительной (замедленной) передачи перемещают вдоль вала шестерню и вводят ее в зацепление с ведомой шестерней Z₁₂ первой передачи на главном валу. Далее вращение передается на дифференциал и бортовые передачи. Движение трактора при включенной дополнительной передаче возможно только в одном направлении — вперед, так как передача вращения двигателя к ведущим колесам минует конические шестерни механизма реверса.

В главной передаче предусмотрена возможность отбора мощности для привода различных машин и орудий. Для этой цели на конец промежуточного вала устанавливают приводной шкив 6 (рис. 1). Кроме того, от ведущего вала дополнительной передачи получает вращение вал 12 отбора мощности для привода рабочих органов некоторых машин и орудий.

Схема положения шестерен и передача вращения при включении передач показана на рисунке 2.

Рис. 2. Схема положения шестерен главной передачи при включении передач:

а — первая передача; б — вторая передача; в — третья передача; г — четвертая передача; д — замедленная передача; 1 — первичный вал; 2 — промежуточный вал; 3 — главный вал; 4 — ведомая шестерня дифференциала. (Жирными стрелками показана передача вращения при прямом ходе, пунктирными — передача вращения при реверсивном ходе).
[Калиновский Н.Ф., Левитанус А.Д., Ходулин Ю.А. Трактор ДТ-20. 1965 г.]