Наше учебное пособие

Втрансмиссию входят следующие механизмы: сцепление, коробка передач, дополнительная коробка (раздаточная коробка или делитель), карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

Всвою очередь ходовая часть автомобилей и колесных тракторов состоит из остова, подвески передних и задних мостов, колес. К механизмам управления относят тормозную систему и рулевое управление.

Втрансмиссию трактора входят сцепление, промежуточные соединения, коробка передач, дополнительная коробка, главная (центральная) передача и конечные (бортовые) передачи. Ходовая часть гусеничного трактора состоит из остова и гусеничного движителя. Последний включает в себя гусеницу с ведущими и направляющими колесами, подвеску, опорные и направляющие катки. Управление движением гусеничной машины производится механизмом поворота, основной частью которого являются муфты поворота (бортовые фрикционы).

Навесное оборудование ТТМ, используемых в нефтегазодобыче, предназначено для выполнения различных работ, связанных с освоением, ремонтом и обслуживанием нефтяных и газовых скважин.

2.2.Существующие кинематические схемы трансмиссий ТТМ. Основные схемы привода навесного оборудования

Трансмиссия транспортно-технологической машины – это ряд взаимодействующих между собой агрегатов и механизмов, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. При передаче крутящего момента он изменяется, как по величине, так и по направлению, одновременно распределяясь между ведущими колесами автомобиля. По характеру связи между двигателем и ведущими колесами, а также по способу преобразования крутящего момента трансмиссии делятся на механические, комбинированные (гидромеханические), электрические и гидрообъемные.

Механическая трансмиссия, применяемая на большинстве грузовых и легковых автомобилей, состоит из сцепления, коробки передач, карданной и главной передач, дифференциала и двух полуосей (рис. 2.1, а). Трансмиссии автомобилей с двумя и более ведущими мостами оборудуют раздаточной коробкой и дополнительными карданными валами, а каждая пара ведущих колес имеет свою главную передачу, полуоси и дифференциал (рис. 2.1 Б, В). Вышеописанные схемы трансмиссий часто называют мостовыми, так как крутящий момент подводится к каждому ведущему мосту, а затем распределяется между правым и левым ведущими колесами данного моста.

11

А)					Б)
1	2	3	4		6	1	2	7		6
				5
				6
						3	3
В)
	1	2	3	3	4		6	3	4
					5					5

6 3 7

Г)

8	3	8	4	3	8	4

9

1

2

7

Рис. 2.1. Схемы механических трансмиссий автомобилей:

1 – сцепление; 2 – коробка передач; 3 – карданная передача; 4 – главная передача; 5 – дифференциал; 6 – полуось; 7 – раздаточная коробка; 8 – бортовой редуктор; 9 – двигатель

В отдельных конструкциях полноприводных автомобилей с колесной формулой 6 6, 8 8 или 10 10 применяют механическую бортовую трансмиссию. В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя через сцепление и коробку передач передается к раздаточной коробке, в которой крутящий момент делится поровну между правым и левым бортами (колесами каждой стороны). От раздаточной коробки крутящий момент подводится к бортовым редукторам, а от последних – к колесам. При этом у каждого колеса устанавливается своя главная передача (рис. 2.1, г).

12

Бортовая трансмиссия по устройству значительно сложнее, поэтому ее применение ограничено.

Комбинированную (гидромеханическую) трансмиссию применяют на ряде моделей автомобилей и автобусов. В комбинированную трансмиссию входит гидротрансформатор и механическая коробка передач. Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления. Крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Такую трансмиссию часто называют гидромеханической передачей.

Электрическую трансмиссию применяют на карьерных автомобиляхсамосвалах (БелАЗ-549, -75191, -75211) грузоподъемностью 75 … 170 т. Электрическая трансмиссия состоит из генератора постоянного тока, приводимого в действие V-образными дизельными двигателями с турбонаддувом мощностью 770–1690 кВт и тяговых электродвигателей ведущих колес. Электрическая трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии ДВС в электрическую, которая от генератора передается тяговым электродвигателям, расположенным совместно с редукторами в ведущих колесах автомобиля. Электродвигатели в сборе с ведущими колесами обычно называют электромотор-колесами. Электротрансмиссия упрощает конструкцию привода к ведущим колесам, однако ее применение ограничено из-за большой металлоемкости и несколько меньшего КПД по сравнению с механическими и гидромеханическими трансмиссиями автомобилей особо большой грузоподъемности.

Гидрообъёмная трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии в напор циркулирующей жидкости. В такой трансмиссии гидронасос, приводимый в действие от двигателя внутреннего сгорания, соединен трубопроводами с гидродвигателями. Напор жидкости, создаваемый гидронасосом, преобразуется в крутящий момент на валах гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами автомобиля. Недостатками гидрообъемной трансмиссии по сравнению с механической являются большие габаритные размеры и масса, меньший КПД, высокая стоимость. Поэтому такая трансмиссия не находит широкого применения.

Среди схем привода навесного оборудования распространены три основных варианта.

1. Привод навесного оборудования от двигателя базового шасси. Данная схема предусматривает привод навесного оборудования че-

рез коробку (КОМ) или вал (ВОМ) отбора мощности, приводимые во вращение непосредственно от двигателя машины, а также от основной коробки передач или раздаточной коробки.

2. Привод навесного оборудования от дополнительного источника энергии.

В этом случае навесное оборудование приводится в действие самостоятельным источником энергии, которым может быть дополнительный

13

двигатель внутреннего сгорания (ДВС), либо электродвигатель, подключаемый к внешней сети, или другая транспортно-технологическая машина.

3. Комбинированный привод навесного оборудования – ряд функций, выполняемых навесным оборудованием, обеспечивается энергией от дополнительного источника, а оставшаяся часть питается энергией от двигателя базового шасси.

2.3.Существующие схемы гидропривода ТТМ

Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем (ДВС или электродвигателем) и нагрузкой М (машиной или механизмом). Он выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ременная передача, кривошипношатунный механизм и т. д.).

Основное назначение гидропривода (рис. 2.2), как и механической передачи, - преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок).

1	2	4	3	5
			6

Рис. 2.2. Схема гидравлического привода с разомкнутым контуром: 1 – двигатель машины; 2 – регулируемый насос; 3 – гидродвигатель;

4 – предохранительный клапан; 5 – исполнительный механизм; 6 – бачок с жидкостью

Гидропередача - часть насосного гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводного двигателя к исполнительным машинам и механизмам. Простейшая гидропередача состоит из насоса, гидродвигателя и гидролинии. Иногда в сложных системах работают одновременно несколько насосов и гидродвигателей (рис. 2.3).

Гидроаппараты применяются для регулирования параметров потока рабочей жидкости (давления и расхода), а также для изменения или поддержания неизменным направления потока жидкости. Как правило, гидроаппараты являются составными элементами гидроавтоматики.

14

2

3

4

6

7

5

1

Рис. 2.3. Схема гидравлической объемной трансмиссии ТТМ:

1 – педаль управления; 2 – двигатель машины с регулятором скорости; 3 -гидравлический насос с регулированием от давления; 4 – дополнительный насос; 5 – дроссель; 6 – гидравлические двигатели; 7 – приводные колеса

Кондиционеры рабочей жидкости (гидроочистители и теплообменные аппараты) предназначены для получения ее необходимых качественных показателей.

Гидроемкости (гидробаки, гидроаккумуляторы) предназначены для содержания в них рабочей жидкости с целью использования ее в процессе работы гидропривода.

Гидролинии (гидросеть) - устройства для прохождения рабочей жидкости. Конструктивно гидролинии представляют собой трубы, рукава, колена, тройники и т. д.

2.4. Типы гидрораспределителей. Принцип действия золотникового трехпозиционного распределителя

По конструкции запорного органа все распределители можно разделить на: крановые, золотниковые и клапанные.

Взависимости от числа фиксированных положений запорного органа различают двухпозиционные, трехпозиционные и т. д. распределители.

Взависимости от числа внешних линий, подводимых к распределителю, последний может быть трехлинейным (трехходовым), четырехлинейным (четырехходовым) и т. д.

Запорный орган распределителя может приводиться в движение различными источниками энергии. В зависимости от этого различают распределители с ручным, электрическим, гидравлическим и пневматическим управлением.

Золотниковые распределители Эти распределители (рис. 2.4, 2.5) получили наибольшее распростра-

нение. Объясняется это простотой их изготовления, компактностью и высокой надежностью в работе.

15

Рис. 2.4. Схема работы золотниковых распределителей

Они могут работать при весьма высоких давлениях (до 20 Мн/м2) и значительно больших расходах, чем крановые распределители.

Основными элементами этих распределителей являются золотник с поясками и цилиндр (гильза) с окнами. Трехходовой золотник применяется, главным образом, в схемах с гидроцилиндрами одностороннего действия. Четырехходовые золотники (рис. 2.5) предназначены для управления гидроцилиндрами двустороннего действия или реверсивными гидромоторами.

Рис. 2.5. Схема трехпозиционного четырехходового золотникового распределителя

Недостатком золотниковых распределителей является наличие утечек между золотником и цилиндром, а также возможность возникновения больших усилий страгивания золотника. С целью недопущения заедания золотников помимо очистки масла применяют специальные способы обработки золотников при изготовлении (холодом, искусственное старение и пр.). С этой же целью иногда в следящих системах гидроавтоматики выполняют пояски золотников с нулевым или даже отрицательным перекры-

16

тием окон. Разумеется, что в последнем случае утечки через золотник возрастают.

В настоящее время выпускаются трехпозиционные четырехходовые золотники с ручным управлением типа Г74-1 и БГ74-1, золотники Г74-2 и Г74-3 с механическим управлением, золотники 1РГЗ с гидравлическим и 1РГМЗ и 2РГМЗ с электрогидравлическим управлением.

2.5. Конструктивные особенности гидроприводов ТТМ, требования к их ремонту

Для управления навесным и прицепным оборудованием ТТМ предусматривается раздельная агрегатная система, в которую входят насосы, распределители, гидроцилиндры, бак и маслопроводы и отличаются друг от друга компоновочной схемой, универсальным гидрооборудованием – что влияет на мощность и КПД привода машины. Кроме этого, в конструкции предусматриваются охладители и очистители жидкости. Наиболее широко используются центробежные очистители жидкости, режим работы которых соответствует 8000 об/мин и давлению 0,3 … 0,6 МПа.

Текущий ремонт, проводимый в процессе эксплуатации, направлен на поддержание в рабочем состоянии гидропривода ТТМ, устранение неисправностей с частичной разборкой и заменой отдельных изношенных деталей, сборкой и испытанием, регулировкой и обкаткой в холодном и горячем состоянии.

При капитальном ремонте восстанавливаютя все изношенные детали, заменяют уплотнения, регулируют клапаны и испытывают на стендах при определенном рабочем давлении. Агрегаты, которые требуют восстановления корпусных или прецизионных деталей, отправляются на специализированные ремонтные участки. Узлы гидропривода, требующие восстановления корпусных деталей (трещины, поломки, заедания золотников дросселей) – проходят дефектовку, подборку, сборку и установку на стенд для контроля и испытаний.

При капитальном ремонте в обязательном порядке заменяются кольца, манжеты, прокладки, т.к. срок эксплуатации их равен 1,5 … 2 годам. Кроме этого, для обеспечения 80 % послеремонтного ресурса большинство монтажных соединений гидроагрегатов (штуцерных или разрывных) также заменяется. В процессе ремонта не допускаются риски, сколы, раковины, забоины на сопрягаемых поверхностях прецизионных деталей. Для снятия уплотнений применяются специальные приспособления, исключающие возможность повреждений. Упругость пружин проверяется на приборе МИП-100, принцип работы которого основан на измерении усилия сжатой пружины.

17

3.ТЕОРИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ТТМ

3.1.Силы, действующие на машину

Развиваемый двигателем крутящий момент Мe передается через трансмиссию на ведущие колеса транспортно-технологической машины (ТТМ). Действие момента на колесе (Мк) вызывает в зоне контакта колеса с дорогой касательную силу трения Хк, равную по величине тяговой силе Рк, которая движет автомобиль (рис. 3.1).

Величина силы Рк зависит от момента на колесе Мк и радиуса качения колеса rк. Таким образом, для определения силы тяги необходимо знать крутящий момент двигателя Ме(Мен), передаточные числа элементов трансмиссии, ее КПД и радиус качения колеса (для колесных машин) или радиус зацепления ведущего колеса гусеничного движителя.

GK

T О

XK

ZK

Рис. 3.1. Силы, действующие на ведущее колесо

Производится расчет максимального крутящего момента на движителе ТТМ по формуле:

Мк		Мe Iк Ig I0 ТР ,	(3.1)
где Мк	- вращающий момент на колесе (или ведущей звездочке), Н∙м;
Me	- крутящий момент двигателя, Н∙м;
Iк	-	передаточное число коробки передач;
Ig	-	передаточное число дополнительной коробки;
Iо	- передаточное число главной передачи;
ТР	-	коэффициент полезного действия трансмиссии.

На колесах современных автомобилей и тракторов устанавливаются пневматические шины. В связи с тем, что шина имеет большую эластич-

18

ность, радиус колеса может меняться под действием различных деформаций: радиальной (нормальной), поперечной (боковой), окружной (тангенциальной) и угловой. Деформация шины выражается в уменьшении расстояния от оси колеса до поверхности дороги. Ниже даны определения различных радиусов колес.

Статический радиус rс – расстояние от дороги до оси неподвижного колеса, находящегося под действием вертикальной нагрузки. Величина rс зависит от величины нагрузки и внутреннего давления в шине.

Динамический радиус rД – расстояние от дороги до оси катящегося колеса. Величина rД увеличивается с уменьшением вертикальной нагрузки на колесо и увеличением внутреннего давления в шине. С увеличением скорости движения под действием центробежных сил шина растягивается в радиальном направлении, и радиус увеличивается.

Радиус качения rк (кинематический радиус) – радиус условного не-

деформирующегося колеса, которое имеет с действительным одинаковую угловую и линейную скорости. Он определяется как отношение продольной составляющей поступательной скорости колеса к к его угловой ско-

рости к; rк = к/ к.

При движении машины тяговая сила Рк расходуется на преодоление сил сопротивления движению. К этим силам относятся: Pf – сила сопротивления качению по дороге колесной или гусеничной машины; Ph – сила сопротивления подъему, возникающая при движении машины на уклоне; PJ – сила сопротивления разгону машины; Pw – сила сопротивления воздушной среды (учитывается только для колесных машин).

При движении на колесо действуют следующие силы: вертикальная нагрузка GK, реакция ZK, толкающая сила Т и сила сопротивления качению Рf. Равнодействующая элементарных нормальных реакций ZK, равная по величине вертикальной нагрузке GK, при качении колеса сдвигается вперед на расстояние аIII, в результате чего создается момент, противодействующий качению колеса: Mf=ZK aШ. Кроме этого момента, на колесо действует еще момент от пары сил Т и Рf. Плечо этой пары сил, т. е. расстояние от точки О до поверхности контакта с дорогой, является радиусом качения колеса rk. Для поддержания равномерного вращения колеса момент пары сил T и Рf должен быть равен моменту сопротивления качению колеса Mf,

откуда следует, что Mf = Pf rk
Следовательно, величину силы сопротивления качению Рf					можно
найти из условия равновесия системы Zk aIII =Pf rK, откуда
P	f		Zk aш	.	(3.2)
			rk

19

При движении колесной машины на подъемах и спусках она испытывает дополнительное сопротивление, которое зависит от крутизны подъема.

Подъем дороги оценивается двояко: углом в градусах или величиной уклона i под., представляющего собой отношение превышения Н к заложению S дороги, т. е H\S = tg = iпод..Вес Ga машины, преодолевающей продольный подъем, разлагается на две составляющие: параллельную дороге Ga sin и нормальную к ней Ga cos . Силу Ga sin называют силой сопротивления подъему и обозначают Ph. В связи с тем, что углы подъема автомобильных дорог сравнительно невелики и часто не превышают = 5 … 70 и sin tg , можно записать sin tg iпод..

Тогда сила сопротивления подьему
Ph Ga sin Ga iпод.	(3.3)

3.2.Сила суммарного сопротивления дороги

При движении машины на подъем сила сопротивления качению примет вид

Pf f Ga cos .

(3.4)

Величины f и iпод. в совокупности характеризуют качество дороги, поэтому сила суммарного сопротивления дороги Р есть сумма сил сопротивления качению и подъема:

P Pf Ph.

(3.5)

Знак плюс берется при движении на подъем, знак минус – при движении под уклон. Подставив значения сил Рf и PH в формулу суммарного сопротивления дороги, получим

P f Ga cos Ga sin Ga f cos sin .

(3.6)

3.3.Сила сопротивления воздушной среды

Суммарная сила сопротивления воздушной среды Pw складывается из силы лобового сопротивления, вызванного разностью давления воздуха

20