на тракторе электронной системой, включающей устройства регулирования скорости и предельной нагрузки.
При трогании трактора основной поток мощности от двигателя на суммирующий вал 15 передается через ГОП. Затем с увеличением скорости возрастает поток мощности, передаваемый механическим путем через шестерни 6 и 7 на вал 15 и далее в КП 16.
При скорости движения трактора, близкой к 50 км/ч, гидромоторы 4 и 5 устанавливаются в положение нулевого расхода при заданной производительности насоса 3. В результате вал насоса останавливается и блокирует через шестерни 8 и 9 эпицикл 10. Крутящий момент от двигателя к КП 16 передается только механическим путем с высоким КПД.
7.3. Электрические передачи
Электрические передачи (ЭП) могут выполняться по двум принципиальным схемам.
В первой из них источник электрической энергии находится на тракторе и представляет собой аккумуляторную батарею или генератор. В последнем случае ЭП преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию электрогенератора, а затем, обратно, в механическую энергию электродвигателя.
По второй схеме источник электрической энергии находится вне трактора и ЭП преобразует электрическую энергию, поступающую извне, в механическую электродвигателя.
Практическое применение на тракторах получила первая схема с ДВС и генератором, приводимым от него, по характеру работы аналогичная полнопоточной ГОП. Эта передача реализуется в двух вариантах: в виде электрической трансмиссии, когда электродвигатели устанавливаются в ведущих колесах трактора (мотор-колеса), это исключает необходимость в применении механических передач, и в виде полнопоточной ЭП, выполняющей роль КП и не исключающей применение других агрегатов механической трансмиссии. Такие трансмиссии называют электромеханическими.
Схема ЭП с источником энергии вне трактора не получила развития ввиду сложности передачи электрической энергии от внешнего источника питания (трансформаторной подстанции), хотя такие попытки предпринимались в нашей стране.
Так, например, 1949-1956 г. были разработаны, изготовлены опытные образцы и прошли испытания электротракторы ХТЗ-15 мощностью 44 кВт на базе гусеничного трактора ДТ-54 и ЭТ-36 мощ-
418
ностью 28 кВт на базе колесного трактора МТЗ-2. На электротракторах были установлены трехфазные асинхронные двигатели с питанием от трансформаторной подстанции с помощью кабеля длиной до 800 м, наматываемого или сматываемого с барабана, установленного на трактор на месте двигателя, с помощью специального кабелеприемного устройства. Работы выполнялись тракторными заводами, НАТИ, Всесоюзным научно-исследовательским институтом электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Институтом автоматики и телемеханики АН СССР, Московской сельскохозяйственной академией (ТСХА).
Широкая эксплуатационная проверка выявила ряд принципиальных недостатков таких систем, которые делают их нецелесообразными для применения на тракторах общего назначения: низкая универсальность, невозможность работы на транспорте, необходимость их буксирования из загона к загону; большие затраты дефицитной меди для изготовления кабеля, электродвигателей, трансформаторных подстанций, большие капитальные затраты на развитие сети высоковольтных линий; низкий срок службы кабеля; сложность эксплуатации в полевых условиях. В 1956 г. было принято решение о прекращении этих работ.
Первая схема с источником энергии в виде генератора, расположенного на тракторе, получила развитие при создании отечественных дизельных электротракторов промышленного назначения типа ДЭТ-250.
В ЭП могут применяться машины переменного и постоянного тока. Первые имеют меньшую массу и более простую конструкцию, чем машины постоянного тока. В тяговых и транспортных машинах передачи на переменном токе не применяются, так как пока не найдены рациональные способы регулирования асинхронных двигателей.
У тягово-транспортных машин с ЭП на постоянном токе автоматически в широком диапазоне поддерживается обратная зависимость между тяговым усилием и скоростью движения, т.е. обеспечивается гиперболическая тяговая характеристика, являющаяся идеальной для трактора. В этом состоит основное преимущество ЭП.
На гусеничном тракторе промышленного назначения отечественного производства ДЭТ-250М и последующих поколениях этой модели ДЭТ-250М2 и ДЭТ-350Б1Р1 применена электромеханическая трансмиссия, включающая ЭП с машинами постоянного тока, двухступенчатый планетарный механизм поворота, конечные передачи.
Схема электромеханической трансмиссии трактора приведена на рис. 7.13.
Силовой генератор 3 постоянного тока, с тремя обмотками воз-
419
буждения питает тяговый двигатель 16 специального возбуждения. Обмотка параллельного возбуждения 4 силового генератора включена в главную цепь через предохранитель 7 и добавочное сопротивление 8. Обмотка независимого возбуждения 22 питается от бортовой сети трактора напряжением 24 В через контактор 20 и сопротивление 19. Последнее изменяет режим работы генератора в зависимости от мощности, развиваемой дизелем 1. Обмотка последовательного возбуждения 5 силового генератора включается в главную цепь так, чтобы магнитный поток, создаваемый ею, был направлен навстречу магнитному потоку двух других обмоток возбуждения генератора.
Рис. 7.13. Упрощенная схема электромеханической трансмиссии трактора:
1 – дизель; 2 – фрикционное сцепление; 3 – силовой генератор; 4 - обмотка параллельного возбуждения; 5 – обмотка последовательного возбуждения; 6 – привод генератора; 7 – предохранитель; 8, 18, 19 – сопротивления; 9 – обмотка дополнительных полюсов; 10, 22 – обмотка независимого возбуждения; 11 – обмотка специального возбуждения; 12, 17, 20 – контакторы; 13 - двухступенчатый планетарный механизм поворота; 14 – ведущее колесо; 15 – центральная передача; 16 – тяговый электродвигатель; 21 – аккумуляторная батарея; 23 – обмотка возбуждения возбудителя; 24 - возбудитель
Тяговый электродвигатель 16 имеет обмотку независимого возбуждения 10, питающуюся через контакторы 12 и 17 от бортовой сети
420
трактора, и обмотку специального возбуждения 11, питающуюся от якоря возбудителя 24. В силовую цепь тягового электродвигателя включено добавочное сопротивление 18, которое вместе с обмоткой 9 дополнительных полюсов тягового электродвигателя 16 служит для обеспечения падения напряжения и питания обмоток возбуждения возбудителя 23 при прохождении тока нагрузки Jн по участку 2D - С15 главной цепи.
Основными элементами электрической части трансмиссии трактора являются: силовой генератор 3 постоянного тока; тяговый электродвигатель 16 постоянного тока, возбудитель 24, комплект аппаратуры управления, в который входит контактная панель, панели сопротивлений, контроллер управления, ящик сопротивлений и переключатели.
При рабочем режиме скорость переднего и заднего хода трактора ДЭТ-250М2 меняется в пределах 1,2...15 км/ч, тяговое усилие на крюке - от 270 кН до нуля. При транспортном режиме скорости переднего и заднего хода трактора изменяются в диапазоне от 2 до 19 км/ч, тяговое усилие на крюке от 185 кН до нуля.
Силовой генератор. Он предназначен получения электрической энергии, которая используется затем в приводе тягового электродвигателя центральной передачи и ведущих колес трактора. Задачей силового генератора является полное использование мощности двигателя и передача этой мощности тяговому электродвигателю.
В конструкции ДЭТ-250М мощность двигателя хорошо используется при силе тока нагрузки 400…700 А, что соответствует всему рабочему диапазону трактора под нагрузкой.
Нормальным режимом работы дизель-генераторной установки считается режим, при котором дизель работает в зоне максимальной мощности, и генератор развивает максимальную мощность. При необходимости тракторист может уменьшить мощность дизельгенераторной установки путем уменьшения подачи топлива в цилиндры двигателя. При этом последний переходит на одну из частичных характеристик. Одновременно контроллер управления, связанный с педалью подачи топлива, включает в цепь обмотки параллельного возбуждения 4 генератора 3 добавочное сопротивление 8 (см. рис. 7.13). При этом уменьшаются магнитный поток генератора, напряжение, индуктируемое генератором и скорость движения трактора.
Тяговый электродвигатель. Основное требование к электромеханической трансмиссии трактора типа ДЭТ-250М - полное использование максимальной мощности двигателя при всех режимах работы трактора и обеспечение автоматического изменения его тягового усилия и скорости в зависимости от внешних сопротивлений.
421
Сила тяги и скорость трактора связаны с моментом тягового электродвигателя и частотой его вращения. Зависимость момента электродвигателя от частоты вращения якоря называется внешней скоростной характеристикой электродвигателя.
Из характеристик электродвигателей постоянного тока с различными способами возбуждения видно (рис. 7.14), что наиболее близка к требуемой характеристике 4 внешняя скоростная характеристика 3 электродвигателя с последовательным возбуждением, у которой сила тока возбуждения и магнитный поток прямо пропорциональны силе тока нагрузки.
Рис. 7.14. Внешняя скоростная характеристика электродвигателя постоянного тока с различными способами возбуждения:
1 – параллельное возбуждение; 2 – смешанное возбуждение; 3 – последовательное возбуждение; 4 – требуемая внешняя скоростная характеристика; 5 – характеристика электродвигателя ЭДТ –166А
Для электродвигателя с последовательным возбуждением необходимо применять специальную защиту от разноса якоря при малых нагрузках (например, при движении трактора под гору), устанавливать в главной цепи аппараты для изменения направления движения трактора (реверсоры), которые требуют тщательного ухода, применять специальную систему торможения трактора на уклонах при помощи электромашин. На тракторе ДЭТ-250М стали устанавливать электродвигатель с двумя параллельными обмотками возбуждения (см. рис. 7.13): независимой 10, питающейся от бортовой сети трактора напряжением 24 В и специальной 11, питающейся от возбудителя. Внешняя скоростная характеристика 5 электродвигателя ЭДТ166А близка к требуемой 4 ( см. рис. 7.14).
Возбудитель. Система возбуждения автоматически поддерживает заданный режим работы генератора и двигателя, независимо от изменения силы тока нагрузки, причем на тракторе такая система выполняется так, что двигатель и генератор работают в режиме постоянной мощности.
Возбудитель предназначен для питания обмотки специального возбуждения тягового электродвигателя при наличии переменной на-
422
грузки на крюке трактора.
При увеличении внешнего сопротивления увеличивается сила тока нагрузки, что вызывает увеличение магнитного потока, а следовательно, суммарного потока электродвигателя.
При этом частота вращения якоря тягового электродвигателя уменьшается, а крутящий момент, развиваемый им, увеличивается, скорость движения трактора уменьшается, а сила тяги увеличивается.
Аппараты управления электропередачей трактора. Они слу-
жат для включения и выключения тока в цепях возбуждения силового генератора, тягового электродвигателя и возбудителя, а также для защиты цепей электросхемы от перегрузок и замыкания.
Они включают: контакторы, реле, селеновые выпрямители, предохранители, панели сопротивлений, переключатели.
7.4.Уход за гидродинамическими, гидрообъемными
иэлектрическими передачами
Техническое обслуживание гидродинамического трансформатора состоит в контроле уровня масла, его доливке в рабочие полости, в промывке масляного фильтра и в замене масла с промывкой сапуна.
В гидротрансформаторах отечественных тракторов применяется веретенное масло АУ или индустриальное И-12А зимой; моторные масла М-8В2 и М-8Г2 летом.
При контроле уровня масла в гидротрансформаторе запускают двигатель и на малой частоте вращения включают сцепление (если таковое предусмотрено конструкцией трактора), поставив рычаг переключения передач в нейтральное положение.
Контроль и при необходимости долив масла производят при подготовке трактора к эксплуатационной обкатке, а также в сроки, предусмотренные инструкцией по эксплуатации.
Уровень масла измеряют через 3...5 мин работы двигателя и при необходимости масло доливают до верхней метки щупа.
Промывку фильтра гидротрансформатора следует проводить неэтилированным бензином, растворителем нитроэмали или ацетоном после обкатки трактора, а также для отечественных тракторов через 500 и 1000 ч работы. Через 1000 ч работы производят замену масла, а два раза в год - сезонную замену.
Среди возможных неисправностей гидротрансформатора от-
метим следующие.
Высокая температура рабочей жидкости обусловлена: недопустимо высокой тяговой нагрузкой; высоким или, наоборот, низким
423
уровнем рабочей жидкости в гидротрансформаторе.
Причинами повышенного шума в гидротрансформаторе могут быть: выход из строя подшипника; разрегулировка клапана круга циркуляции или блокировки гидротрансформатора; неисправность насоса подпитки. Утечка масла через манжету фланца карданной передачи может происходить из-за износа или повреждения манжеты уплотнения.
Причин перегрева масла ГОП может быть несколько: низкий уровень масла, течь масла через предохранительный клапан маслоохладителя из-за повреждения или засорения канала. Перегрев масла ГОП может произойти при засорении элемента всасывающего фильтра, а также засорении или сплющивании всасывающего трубопровода.
Причинами возникновения шума в ГОП могут быть: наличие воздуха в гидоприводе, что устраняется дозаправкой и исключением подсоса воздуха из атмосферы; недостаточная изоляция трубопроводов от несущих элементов конструкций, что устраняется изоляцией эластичными прокладками.
Медленный разгон и низкая скорость трактора с ГОП могут происходить вследствие попадания воздуха в ГОП, что устраняется описанными выше способами, либо износа или повреждения деталей насоса или мотора, что устраняется их заменой.
В процессе многолетней эксплуатации тракторов типа ДЭТ250М в нашей стране накоплен большой опыт эксплуатации, ухода и устранения неисправностей электромеханической передачи. В результате сформировались правила эксплуатации, которые являются универсальными для электрических передач тракторов подобного типа.
В процессе эксплуатации трактора электрические машины, приборы и провода работают в неблагоприятных условиях (запыленность, влага, грязь, повышенные температуры). Попадание в машины, приборы и на провода масла, воды и дизельного топлива ухудшает изоляционные свойства материалов и может явиться причиной короткого замыкания цепей. Поэтому все машины, приборы, провода и контакты должны быть всегда чистыми и сухими.
При работающем тракторе или только двигателе отдельные цепи высоковольтного оборудования находятся под напряжением до 600 В, а нормальное рабочее напряжение составляет 400…450 В, что опасно для обслуживающего персонала. Поэтому техобслуживание и ремонт разрешается проводить только при неработающем двигателе и выключенной аккумуляторной батарее.
Все электрические аппараты должны быть защищены ограж-
424