Файл: Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр.pdf

Д и р » ), так и фирмы и заводы ГДР , Чехословакии, Шве­ ции, Австрии, ФР Г и др., не имевшие таких трансмиссий.

Заметна тенденция к уменьшению передаточного чис­ ла £ УКМ. Если на первых образцах этого механизма (1954—1960 гг.) i=l,45-f-l,50, то сейчас в большинстве случаев £=1,2-7-1,3.

Не получают дальнейшего распространения более сложные и дорогие коробки передач со всеми передача­ ми, переключаемыми на ходу, которые уже более десяти лет применяются на тракторах фирм «Форд» и «ДжонДир».

В последние годы некоторые зарубежные фирмы на­ чинают применять наряду с УКМ диапазонные коробки передач, в которых так же, как и на отечественных трак­ торах, три-четыре передачи в диапазоне переключаются под нагрузкой. В такой коробке обеспечивается возмож­ ность переключения на ходу как на высшую, так и на низшую ступень в зависимости от условий работы. Кроме того, конструктивно блок переключения под нагрузкой выполняют обычно отдельно от основной коробки пере­ дач, что позволяет устанавливать его только по заказу и обеспечивает взаимозаменяемость с УКМ или с про­ стым шестеренным удвоителем. Так, фирма «Оливер» вы­ пускает приставную трехступенчатую коробку передач с переключением под нагрузкой для колесных тракторов мощностью 53—130 л. с. Стандартная комплектация этих тракторов содержит только шестискоростную короб­ ку передач. По заказу на эти же тракторы фирма уста­ навливает дополнительно трехступенчатую коробку или УКМ. Трехступенчатая коробка имеет замедленную, пря­ мую и ускоренную ступени. При совместном использова­ нии обеих коробок, приставной и шестискоростной, по­ следняя выполняет роль диапазонной.

В 1969 г. фирма «Кейс» сняла с производства единст­ венный в мире серийно выпускавшийся колесный трактор сельскохозяйственного назначения с гидромеханической трансмиссией (с блокируемым гидродинамическим транс­ форматором), а взамен его начала выпуск тракторов с ме­ ханической трансмиссией, имеющей в каждом диапазоне три переключаемые на ходу передачи и четыре диапазо­ на, т. е. 12 передач переднего хода с интервалом скоро­ стей от 1,8 до 17 миль/ч.

Блок переключения на ходу фирмы «Кейс» также устанавливается по заказу. Он взаимозаменяем с про-

стым шестеренным удвоителем, входящим в стандарт­ ную комплектацию и обеспечивающим совместно с основ­ ной КП восемь передач переднего хода.

Трансмиссии с приставной (преимущественно трехсту­ пенчатой), переключаемой на ходу коробкой передач (с малыми перепадами скоростей между смежными сту­ пенями), взаимозаменяемые с УКМ или другими пристав­ ными узлами, будут, видимо, находить дальнейшее рас­ пространение. В качестве варианта приставного узла может, в частности, применяться гидрообъемный преоб­ разователь крутящего момента.

Возможно также введение в трансмиссию с переклю­ чением на ходу гидродинамической муфты, позволяющей снизить динамические и циклические нагрузки в силовой передаче.

Развитие схем трансмиссий оказывает существенное влияние на выбор способов переключения передач под нагрузкой.

Кратко рассмотрим процесс переключения передач. Под трансмиссией с переключением под нагрузкой

понимается ступенчатая трансмиссия, в конструкции ко­

В настоящее время находят применение три способа переключения передач под нагрузкой: с кратковременным разрывом силовой цепи; без разрыва силовой цепи (с пе­ рекрытием передач); с перекрытием передач при пере­ ключении на высшие передачи и с кратковременным разрывом силовой цепи при переключении на низшие пе­

ловлено конструктивными особенностями трактора. Первый способ переключения применен на тракторе

К-700. Длительность разрыва силовой цепи при пере­ ключении 1—2 сек. При выполнении пахотных работ та­ кое переключение вызывает остановку трактора. Доста­ точная эффективность достигается в том случае, если при работе с большими тяговыми нагрузками длительность разрыва может быть снижена до 0,1—0,2 сек. Такое со­

ский привод управления двумя работающими в масле фрикционными муфтами. Осуществление подобного типа управления фрикционными элементами многоскоростной коробки передач встречает большие конструктивные трудности. Использование гидравлического привода для сокращения длительности разрыва потока мощности (фирмы «Рокфорд», «Кларк») сопряжено с некоторым усложнением конструкции фрикционных муфт с гидрав­ лическим нажатием.

Второй способ переключения — без разрыва силовой цепи — начинает находить применение как у нас, так и за рубежом в многоскоростных коробках передач. При его использовании скорость трактора в процессе переключе­ ния не становится меньше скоростей, соответствующих передаточным отношениям переключаемых передач, обес­ печивается высокая стабильность скоростного режима двигателя, снижаются работа буксования фрикционных элементов и динамические нагрузки, связанные с пере­ ключением.

Безразрывное переключение достигается за счет при­ менения перекрытия передач. Под перекрытием понима­ ется часть процесса переключения, в течение которой обе передачи — выключаемая к—1 и включаемая к — передают крутящие моменты, т. е. часть процесса, в тече­ ние которой работают две передачи одновременно

(рис. 1).

При переключении на высшую передачу перекрытие обеспечивает непрерывный подвод мощности к ведомому валу коробки передач в процессе переключения.

В общем случае перекрытие передач состоит из двух пе­ риодов. В первом периоде (оп­ тимальное перекрытие) мощ­ ность подводится к ведомому валу КП одновременно двумя передачами — включаемой и выключаемой, т. е. двумя па­ раллельными потоками. В этот период одна включаемая пере­ дача не может полностью обес­ печить движение трактора, поскольку она включена лишь частично. В связи с этим ос­ тается еще нагруженной и вы-

ключаемая передача. Но по мере увеличения момента трения включаемой муфты Ф к выключаемая передача к— 1 разгружается. К концу периода поток мощности че­ рез нее обращается в ноль даже в том случае, если она еще полностью включена. Это происходит в тот момент, когда передача к включилась настолько, что подводи­ мая ею мощность уже достаточна для обеспечения дви­ жения трактора со скоростью v к - х соответствующей пе­ редаче к—1.

Таким образом, в первом периоде перекрытия передач автоматически, соответственно увеличению момента тре­ ния включаемой муфты, обеспечивается перераспределе­ ние потоков мощности между обеими передачами, их со­ гласованная совместная работа.

Во втором периоде перекрытия (избыточное перекры­ тие) включаемая передача подводит к ведомому валу большую мощность, чем требуется для обеспечения дви­ жения агрегата со скоростью Излишняя часть мощ­ ности отводится через передачу к — 1 обратно на ведущий вал КП (циркулирует в контуре коробки передач, обра­ зованном двумя работающими передачами). Однако в период избыточного перекрытия мощность двигателя, необходимая для обеспечения движения тракторного аг­ регата, полностью подводится к ведущим колесам трак­ тора.

К наиболее существенным особенностям такого пере­ ключения следует отнести также постепенность изменения передаточного отношения. Вначале в первом периоде пе­ рекрытия изменяется лишь силовое передаточное отно­ шение КП (от ік соответственно изменению соот­ ношения потоков мощности, проходящих через две пере­

передач, незначительна.

Переключение на низшую передачу с перекрытием протекает менее естественно, чем на высшую. Сразу с на­ чала перекрытия оно сопровождается циркуляцией мощ­ ности в КП. Это приводит к некоторым особенностям нагружения деталей контура циркуляции мощности, а также входного и выходного валов КП.

Опасения о возможности перегрузок и заглохания дви­ гателя, обусловленные одновременной работой двух передач, не подтвердились. Выявлено, что в процессе переключения на низшую передачу с перекрытием вклю­ чаемая передача оказывает двигателю хотя и кратковре­ менную, но существенную помощь, способствуя ускоре­ нию вращения вала за счет снижения кинетической энер­ гии поступательного движения тракторного агрегата. Не подтвердились также опасения о чрезмерном увеличении работы буксования фрикционных муфт одновременно включенных передач. Наоборот, работа буксования фрик­ ционных муфт уменьшилась в несколько раз по сравне­ нию с буксованием при переключениях с остановками трактора. Вместе с тем, сокращая длительность разрыва силовой цепи или применяя перекрытие передач для пе­ рехода с высших передач на низшие, следует учитывать особенности нагружения деталей, вытекающие из крат­ ковременной передачи энергии в обратном направле­ нии — от трактора к двигателю. В связи с этим парамет­ ры механизма безразрывного переключения передач должны выбираться с учетом конструктивных особен­ ностей и условий эксплуатации трактора.

Из конструктивных параметров трактора наибольшее влияние на процесс безразрывного переключения и плав­ ность переключения оказывает величина отношения

д = передаточных чисел переключаемых передач.

При «7^1,12-^1,15 безразрывное переключение протекает достаточно плавно. При ^^1,3 плавность переключения ухудшается, повышается уровень динамических нагрузок, что требует принятия специальных мер.

Из эксплуатационных параметров на переключение в наибольшей степени влияет сопротивление движению агрегата. При малых нагрузках при движении трактора холостым ходом без нагрузки на крюке условия безраз­ рывного переключения ухудшаются, переключение мо­ жет сопровождаться сильными рывками, особенно при больших значениях q. При работе с полной нагрузкой процесс переключения протекает более плавно. Уровень динамических нагрузок при переключениях можно сни­ зить за счет регулирования темпа включения и выключе­ ния фрикционных муфт, а также длительности перекры­ тия передач.

Переключение с перекрытием передач осуществлено

І

н з - з с - л . - - • От насоса

Рис. 2. Схема механизма безразрывности.

на отечественных тракторах Т-150, Т-150К и К-701. При этом в схеме использован механизм безразрывности МБ (рис.2).

МБ предназначен для переключения передач без раз­ рыва силовой цепи. Механизм состоит из гидроаккумуля­ тора и клапанного устройства. Основное назначение гид­ роаккумулятора— задерживать выключение предыдущей передачи, пока частично не включится последующая пе­ редача. На схеме показано подключение механизма без­ разрывности к четырем поочередно работающим фрик­ ционным элементам 6, 8, 9 я 10. Гидроаккумулятор 14 подключен через клапанное устройство 7, 11, 13 к масло­ проводам, соединяющим маслораспределитель 1 с фрик­ ционными элементами. Устройство обеспечивает соедине­ ние гидроаккумулятора с тем из гидроцилиндров, в кото-

ром давление масла выше, чем в других, т. е., в частности, с гидроцилиндром включенной муфты (на схеме — с гидроцилиндром муфты 9, к которому масло подводится от распределителя / по каналу 4). Д л я переключения на другую передачу, управляемую, например, муфтой 10, зо­ лотник 2 распределителя следует повернуть против ча­ совой стрелки так, чтобы масло от насоса по каналу 3 на­ чало поступать к муфте 10. При этом канал 4 и муфта 9 будут сообщены через канал 5 золотника 2 со сливом. Гидроаккумулятор 14 также будет сообщаться со сливом. Разряжаясь, он задерживает выключение муфты 9, так как поддерживает давление в ее гидроцилиндре. Задерж­ ка выключения, а следовательно, и перекрытие передач заканчиваются в тот момент времени, когда гидроци­ линдр включаемой муфты 10 заполнится маслом, посту­ пающим от насоса, давление в нем возрастет, т. е. частич­ но включится муфта 10. При этом давление масла в тру­ бопроводе 3 (по схеме — сверху от золотника 12) станет выше, чем давление, поддерживаемое аккумулятором (снизу от золотника 12). В результате золотник 12 пере­ местится вниз, отключит гидроаккумулятор от муфты 9

лом, поступающим от насоса. Одним из существенных преимуществ данного механизма является то, что зависа­

одновременному включению двух передач. Длительность перекрытия передач в этом случае ограничена временем разрядки гидроаккумулятора. В конструкции механизма предусмотрена^ возможность регулирования параметров. Он позволяет, например, изменять темп включения фрик­ ционных муфт в зависимости от условий эксплуатации трактора, обеспечивать перекрытие передач только для случая перехода с низших на высшие передачи, а для об­ ратного перехода — кратковременный разрыв силовой цепи и др. Схема механизма оригинальна и имеет суще­ ственные преимущества по сравнению с механизмом ана­ логичного назначения фирмы «Джон-Дир».

Третий способ переключения под нагрузкой — с пере­ крытием при переключении на высшую передачу и с раз­ рывом силовой цепи при обратном переключении. Этот способ может осуществляться при использовании обгон­ ной муфты ОМ в низшей передаче и фрикционного эле-