Реверсивное управление тракторов. Кинематическая схема поворота

На гусеничных промышленных тракторах применяют кинематические схемы моторно-трансмиссионных установок (МТУ) двух типов. По первой традиционной схеме мощность на ведущие колеса трактора разделяют после коробки передач, что предопределяет наличие одной центральной (конической) передачи. По этой схеме МТУ трактора имеет коробку передач, ведущий вал которой соединен с муфтой сцепления, а выходной — с малой конической шестерней, которая передает мощность через центральную передачу заднему мосту, содержащему механизмы поворота и остановочные тормоза. Такая МТУ трактора относительно проста, обладает хорошими компоновочными возможностями, 1а также достаточно высоким КПД механической части и приемлемыми показателями металлоемкости.

По кинематической схеме второго типа мощность разделяют до коробки передач или в ней, что предопределяет наличие двух центральных передач. К достоинствам подобной схемы можно отнести возможность использования узлов и деталей, включая конические шестерни, меньшего размера вследствие меньшей их нагруженное при разделении мощности по бортам, уменьшение размеров механизмов поворота при расположении их на относительно малонагруженном участке силовой передачи (до центральной передачи), а также возможность обеспечения унификации узлов тракторов различных тяговых классов

По кинематической схеме первого типа выполнено подавляющее большинство современных тракторов. Внутри указанного типа возможны разнообразные кинематические схемы коробок передач, механизмов поворота, конечных передач, а также различные их сочетания.

Традиционные схемы имеют преимущественно трансмиссии гусеничных тракторовобщего назначения Т-130, тракторов D5, D6, D7G, а также D65, D85, D155, D355. Например, в кинематическую схему трактора D7 с гидромеханической трансмиссией включены двухпоточная передача с дифференциалом на выходе и суммированием мощности на водиле планетарного ряда, планетарная коробка передач, центральная передача, механизм поворота, состоящий из бортового фрикционного механизма и тормозов, и двухступенчатая конечная передача с неподвижными осями валов.

Коробка передач обеспечивает три передачи переднего (в числителе) и заднего (в знаменателе) ходов при включении дисковых тормозов

При использовании механической трансмиссии на указанный трактор вместо блока гидротрансформатора и планетарного редуктора устанавливают муфту сцепления, а вместо планетарной коробки передач (КП) — КП с неподвижными осями валов и переключением передач зубчатыми муфтами при остановке трактора, которая обеспечивает пять передач переднего хода и четыре передачи заднего хода.

По кинематической схеме первого типа выполнены также трансмиссии тракторов 31 и 41В фирмы «Фиат-Аллис» с двигателем мощностью соответственно 317 и 386 кВт. Трансмиссия этих тракторов имеет модулирующую муфту сцепления, установленную между двигателем и гидротрансформатором, КП с неподвижными осями валов, обеспечивающую по три передачи переднего и заднего, ходов, и быстродействующий реверсивный механизм, бортовой фрикционный механизм и двухступенчатую комбинированную конечную передачу, первая ступень которой имеет валы с неподвижными осями, а вторая — планетарный механизм.

Трансмиссии промышленных тракторов могут иметь такие сочетания, как муфта сцепления — КПбез переключения на ходу, гидротрансформатор или блок двухпоточной передачи — КП с переключением на ходу, а также муфта сцепления — КП с переключением на ходу. В трансмиссиях тракторов 8-С, 10-С, 14-С используют дисковую гидроуправляемую муфту, включаемую автоматически при переключении передач или принудительно по желанию водителя, четырехступенчатую КП с быстродействующим гидроуправляемым реверсивным механизмом. Такая коробка передач обеспечивает два диапазона скоростей. Для каждого диапазона скоростей передачи переключаются на ходу, а при переходе с одного диапазона на другой — при остановке с помощью зубчатой муфты. В результате применения муфты сцепления, наряду с индивидуальными фрикционными муфтами в КП, можно при отсутствии гидротрансформатора уменьшить потери на буксование индивидуальных фрикционных механизмов, выполнив их более компактными, менее требовательными к охлаждению и смазке.

Для трансмиссии всех кинематических схем используют механизм поворота, в который включены бортовые фрикционные механизмы и тормоза. В кинематических схемах первого типа такой механизм поворота широко применяют для тракторов всех классов ввиду его значительной простоты, надежности и достаточной эффективности. В них используют также планетарные механизмы поворота (ПМП) как одноступенчатые, так и двухступенчатые.

Одноступенчатый ПМП используют в отечественном тракторе Т-180, а аналогичный по схеме двухступенчатый ПМП — в отечественном дизель-электрическом тракторе ДЭТ-250М.

По кинематической схеме второго типа выполняют тракторы легких классов с мощностью двигателя до 100 кВт или тяжелые тракторы с мощностью двигателя свыше 250 кВт. Особенностью схем второго типа является невозможность четкого разграничения коробок передач и механизмов поворота и выполнение одним агрегатом совмещенных функций. Примером кинематической схемы второго типа является отечественный трактор Т-330 с мощностью двигателя 250 кВт.

В тракторе Т-800 с мощностью двигателя 590 кВт использована центральная коробка передач с быстродействующим реверсивным механизмом и двухступенчатые бортовые КП, которые в сочетании с тормозами обеспечивают поворот трактора.

На тракторе D455 с мощностью двигателя 440 кВт использована МТУ, состоящая из одного двигателя, двух гидротрансформаторов, двух четырехступенчатых планетарных коробок передач с быстродействующим реверсивным механизмом, с двумя остановочными тормозами, двумя коническими передачами и блокировочным устройством между левой и правой большими коническими шестернями. Единственным достоинством этой схемы следует считать почти полную унификацию бортовых трансмиссий с трансмиссией трактора D355 меньшей мощности. Для более мощного трактора (Ne = = 736 кВт) использована кинематическая схема первого типа с одной центральной передачей.

На тракторах легких и средних классов применяют МТУ по кинематической схеме второго типа, например, трактора фирмы «Massy Ferguson» («Месси Фергюсон», США). Общим для трансмиссий указанных тракторов являлась возможность раздельного реверсирования левой и правой гусениц и поворота трактора радиусом, равным половине колеи. Передачи при этом переключаются в центральной части коробки передач одновременно для двух гусениц.

Для тракторов с мощностью двигателя до 40 кВт фирма «J. I. Case» («Кейс», США) использует иную схему.

В схеме МТУ этих тракторов применен на входе в КП двухступенчатый редуктор, в котором с помощью зубчатой муфты включается прямая и низшая передачи, реверсивный механизм, действующий на оба промежуточных вала КП, и двухступенчатые бортовые КП с переключением передач на ходу трактора.

Для тракторов с мощностью двигателя от 50 до 100 кВт применяют трансмиссию, в которой фрикционные механизмы, осуществляющие реверсирование, перенесены на промежуточные валы с соответствующим увеличением общего их количества на два. Такая схема позволяет обеспечить как раздельное реверсирование, так и включение различных передач на каждой гусенице.

Для тракторов легких и средних тяговых классов наиболее целесообразны кинематические схемы первого типа, обеспечивающие наименьшую металлоемкость, минимальное число зубчатых колес и элементов управления. Для мощных тракторов при выборе типа схемы следует учитывать возможность их унификации с тракторами более низких тяговых классов.

Схемы конечных передач практически полностью зависят от массы трактора. На самых легких тракторах (2—8 т) используют одноступенчатые редукторы. При компоновке тракторов необходимо ось ведущего колеса расположить ниже оси вала большой конической шестерни, редукторы выполнить несоосными с парой шестерен, имеющей неподвижные оси валов. С увеличением массы трактора увеличивается общее передаточное число трансмиссии, которое реализуется в конечной передаче. В связи с этим на тракторах с массой свыше 10 т используют двухступенчатые редукторы, на более легких — с двумя ступенями с неподвижными осями валов, на более тяжелых — первая ступень с неподвижными осями валов и вторая — планетарная. На тракторах, у которых ось качания тележки совпадает с осью ведущих колес, привод последних осуществляется от эпициклической шестерни планетарной передачи, а на тракторах с разделенными осями или упругой бестележечной подвеской — с водила планетарного ряда, что позволяет обеспечить высокую технологичность и долговечность второй ступени.

По мере увеличения массы трактора (свыше 60 т) требуемое передаточное число уже невозможно обеспечить и при комбинированной двухступенчатой конечной передаче. Кроме того, при традиционной компоновке трактора необходимо входной и выходной валы конечной передачи располагать на значительном расстоянии. Так, при традиционной компоновке трактора D550 использована трехступенчатая конечная передача: две ступени — с неподвижными осями валов (первая и вторая) и одна — планетарная (третья).

При применении на тракторах D8L, D9L и D10 ведущих колес малого диаметра, центр вращения которых поднят практически до горизонтальной плоскости валов большой конической шестерни и механизмов поворота, появилась возможность не устанавливать цилиндрическую пару шестерен для увеличения расстояния между входным и выходным валом конечной передачи и уменьшить также передаточное число трансмиссии. В результате такой компоновки была создана кинематическая схема ГМТ с соосной двухступенчатой планетарной конечной передачей, обеспечивающей и приводом ведущего колеса с водила планетарного ряда.

Кинематические схемы трансмиссий гусеничных тракторов-погрузчиков практически не отличаются от схем тракторов общего назначения. На колесных тракторах-погрузчиках и бульдозерах используют те же гидротрансформаторы и коробки передач, и вместо механизмов поворота — центральные передачи, межколесный и межосевой дифференциалы и колесные редукторы. На колесных тракторах применяют также комбинированные КП с планетарными элементами и валами, имеющими неподвижные оси. Благодаря использованию ступенчатой коробки передач с неподвижными осями валов, можно обеспечить расстояние между выходным валом и входным без установки дополнительной раздаточной коробки.

Примером является КП колесного трактора-погрузчика 580 фирмы «Интернейшнл Харвестер» с двигателем мощностью 895 кВт