Наше учебное пособие

способа передачи усилия от зуба ведущего колеса на цевку: тянущий и толкающий.

При тянущем способе зуб колеса упирается в цевку, расположенную на переднем по ходу трактора конце звена гусеницы. Входящая в зацепление цевка скользит по зубу колеса, находясь под воздействием полной касательной силы тяги на колесе. При выходе цевки из зацепления скольжение отсутствует, так как цевка отходит от зуба.

При толкающем способе передачи усилия зуб колеса упирается в цевку, выполненную в задней части звена гусеницы. При входе в зацепление звено гусеницы предварительно укладывается на ведущее колесо, затем цевка без скольжения входит в зацепление с зубом колеса. Выход цевки из зацепления сопровождается проскальзыванием под нагрузкой по зубу колеса. В этом случае работа сил трения в шарнирах цепи несколько меньше, чем в предыдущем случае.

Гребневое зацепление характеризуется гребнем, выполненный на звене гусеницы, профиль которого образуется прямыми, расположенными под углом 70 … 80°. к поверхности звена гусеницы. Вершина гребня закруглена. Ведущее колесо образуется двумя дисками. Между ними установлены пальцы, через которые крутящий момент передается на гребни гусеницы. В некоторых случаях гребни устанавливаются не на каждом звене, а через одно.

Зубовое зацепление характеризуется гребнем на гусенице и соответствующей формы впадиной на ободе ведущего колеса. Это зацепление обеспечивает высокую жесткость звена и большую площадь контакта в зацеплении.

Недостатком зубового зацепления является сложность изготовления ведущего колеса, трудность зачистки и ремонта впадины колеса, а также плохая самоочищаемость колеса в процессе работы трактора.

4.35. Назначение, классификация и требования к направляющим колесам. Конструктивные решения креплений направляющих колес

Направляющие колеса служат для поддержания выбранного направления движении и изменения степени натяжения гусеничной цепи. Они должны обеспечивать хорошую самоочищаемость от грязи и снега.

Классификация направляющих колес производится по следующим признакам:

-по типу обода – с одинарным и двойным;

-по способу крепления: па кривошипе и на ползунах;

-по наличию амортизирующего устройства – с амортизирующим устройством и без него.

61

У всех гусеничных машин направляющие колеса выполняют функцию натяжных устройств. С их помощью изменяют степень натяжения гусеничной цепи, что необходимо для демонтажа гусеницы и для регулировки ее предварительного натяжения, так как в случае провисания цепи резко увеличиваются потери на самопередвижение машины, а также возможно спадание гусеницы с катков при работе.

Для изменения натяжения гусеничной цепи ступицу направляющего колеса устанавливают на коленчатой оси или на ползунах. Первый способ применяется при балансирной или индивидуальной подвеске (коленчатая ось закрепляется на остове трактора), а второй – при полужестких подвесках (ползуны устанавливаются на тележках гусениц).

В некоторых случаях направляющие колеса устанавливают не на ползунах, а на кривошипах, ось качания которых крепится на раме тележек гусениц. При вращении регулировочных гаек натяжной винт перемещает ось направляющего колеса, которая, двигаясь по дуге с радиусом, равным радиусу кривошипа, изменяет степень натяжения гусеницы.

При использовании балансирных или индивидуальных подвесок, когда тележка гусеничных рам отсутствует, направляющее колесо вместе с натяжным и амортизирующим устройством крепят на лонжероне остова трактора. В этих случаях оси направляющих колес всегда устанавливают на кривошипах, шарнирно закрепленных на остове трактора.

4.36. Опорные и поддерживающие катки. Назначение, требования, особенности конструкций

Опорные катки передают на почву вес машины, а также направляют движение трактора по гусеничной цепи.

Помимо удовлетворения общих требований, предъявляемых ко всем механизмам, опорные катки должны:

-оказывать малое сопротивление при движении трактора;

-иметь хорошо защищенные подшипники.

Опорные катки делятся на одинарные и двойные, а по наличию упругого элемента – на катки с упругим элементом и без него. Опорные катки относятся к числу наиболее нагруженных и работающих в неблагоприятных условиях узлов. Они воспринимают все толчки и удары, возникающие при работе трактора, а, кроме того, находятся в непосредственном контакте с почвой, что ведет к попаданию на их трущиеся поверхности абразива и влаги

В ТТМ применяют опорные катки с резиновыми бандажами или в катках устанавливают внутренние амортизаторы. Эти упругие элементы смягчают удары, резко уменьшают шум при движении трактора и увеличивают срок службы как гусеничной цепи, так и опорного катка.

62

Опорные катки устанавливают на подшипниках качения, иногда используют подшипники скольжения. Подшипники смазывают солидолом через штуцеры. В последние годы все большее распространение стала получать жидкостная смазка подшипников, которая, по сравнению с консистентной, имеет ряд преимуществ

Поддерживающие катки предотвращают провисание верхней ветви гусеничной цепи, что уменьшает ее биение и возможность спадания. Размеры поддерживающих катков определяют обычно из конструктивных соображений.

4.37. Гусеничные цепи. Классификация, требования, особенности конструкций

Гусеничная цепь служит для передачи веса трактора на опорную поверхность и обеспечения сцепных качеств, необходимых для реализации тяговой силы трактора.

Помимо общих требований, предъявляемых ко всем механизмам, гусеничная цепь должна:

а) обеспечивать высокие сцепные качества независимо от состояния почвы;

б) оказывать небольшое сопротивление движению трактора. Гусеничные цепи делятся:

–по конструкции – на цепи с составными звеньями и цепи с цельными звеньями;

–по материалу – на металлические, резинометаллические и резино-

вые.

В настоящее время на ТТМ с полужесткой подвеской применяются составные гусеничные цепи. Звено такой гусеничной цепи состоит из штампованных рельсов, к которым привертываются опорная плита с почвозацепами. Шарнирное соединение звеньев в цепь осуществляется с помощью запрессованных в рельсы пальцев и втулок.

К недостаткам составной гусеничной цепи, кроме необходимости иметь специальное оборудование для ее монтажа и демонтажа, относятся также большая металлоемкость (вес цепи достигает 25 % веса трактора), необходимость механической обработки ряда деталей и потребность в фасонном прокате.

Для устранения отмеченных недостатков были созданы гусеничные цепи с составными звеньями, рельсы и плита которых отливаются как одно целое. С уменьшением толщины стенок, устранением ряда деталей и сокращением объема механической обработки вес и стоимость гусеничных

63

цепей несколько снизились. За счет создания лабиринтов в шарнирах удалось повысить их срок службы и другие эксплуатационные качества.

Перспективными для быстроходных машин являются гусеничные цепи с неразборными, цельными звеньями, литыми или штампованными.

Наибольшее распространение получили гусеничные цепи с литыми звеньями без последующей механической обработки.

Положительным качеством гусеничных цепей с цельными звеньями являются небольшая металлоемкость (5 … 15 % веса трактора), простота и малая стоимость изготовления, отсутствие механической обработки, простота монтажа и демонтажа (не требуется никаких приспособлений).

К недостаткам этих гусеничных цепей относится то, что хотя для их изготовления используются легированные стали, срок службы цепей невелик (800 … 2500 ч в зависимости от выда почвы), кроме того, их нельзя ремонтировать. Однако простота конструкции и изготовления, а также малая металлоемкость гусеничной цепи с цельными звеньями обусловливает целесообразность их использования для машин, работающих на повышенных скоростях.

Весьма перспективными конструкциями являются гусеничные цепи, у которых непосредственный контакт и трение металлических поверхностей заменено внутримолекулярным трением в промежуточных резиновых элементах. Бесшумность работы, высокий КПД и износостойкость при работе в среде с большим содержанием абразива, смягчение ударов, передаваемых па трансмиссию со стороны ходовой части, делают резинометаллические гусеничные цепи весьма перспективными.

4.38. Назначение, требования и классификация рулевых управлений ТТМ

Рулевое управление служит для изменения направления движения ТТМ. Помимо общих требований, предъявляемых ко всем механизмам, оно должно:

-обеспечивать хорошую маневренность машины;

-предотвращать проскальзывание колес при повороте;

-препятствовать передаче толчков со стороны дороги на рулевое ко-

лесо;

- обеспечивать устойчивость прямолинейного движения ТТМ. Классификация рулевых управлений проводится по различным при-

знакам:

- по методу поворота: с помощью направляющих колес; методом торможения ведущих колес;

64

-по числу управляемых колес: с одним, двумя и всеми управляемыми колесами;

-по конструкции механизмов рулевого управления.

Способы поворота колесных ТТМ. Поворачивающий момент, необходимый для изменения направления движения колесной машины, создается за счет:

-боковых реакций почвы, возникающих при повороте направляющих колес;

-изменения соотношения крутящих моментов на ведущих колесах;

-сочетания приведенных выше способов.

Поворот направляющих колес осуществляется двумя способами:

-поворотом всей оси с установленными на ней колесами;

-поворотом только направляющих колес при неподвижной оси.

4.39. Передаточное число рулевого управления

От передаточного числа рулевого управления зависит легкость управления машиной и ее маневренность. В рулевом управлении различают два передаточных числа:

1 – угловое (кинематическое) передаточное число – отношение угла поворота рулевого колеса к среднему углу поворота направляющих колес (направляющие колеса поворачиваются на разные углы);

2 – силовое передаточное число – отношение момента сопротивления повороту направляющих колес к моменту, который необходимо приложить для поворота к рулевому колесу.

Угловое передаточное число i можно представить в виде произведения передаточного числа рулевого механизма iм на передаточное число рулевого привода inp:

i iмiпр

(4.16)

Передаточное число рулевого механизма зависит от его конструкции (шестеренчатый, червячный или другой механизм). Передаточное число рулевого привода определяется из соотношения рычагов, входящих в привод и находящихся в положении, соответствующем прямолинейному движению машины. Силовое передаточное число зависит от передаточного числа рулевого механизма, его КПД, размеров рычагов, радиуса рулевого колеса и плеча обкатки колеса.

65

4.40.Конструкции рулевых механизмов ТТМ

Крулевому механизму относят рулевой механизм и вал с рулевым колесом. Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в угловое перемещение рулевой сошки. Помимо общих требований, рулевой механизм должен:

- не препятствовать стабилизации прямолинейного движения управляемых колес;

- быть необратимым, т. е. препятствовать передаче толчков, возникающих от неровностей дороги на рулевое колесо.

По способу передачи движения рулевые механизмы подразделяются на шестеренчатые, червячные, винтовые, реечные, кривошипные.

Шестеренчатые рулевые механизмы, выполненные в виде одной или двух пар шестерен, на современных ТТМ почти не применяются, так как трудно получить большое передаточное число при малых габаритах. Кроме того, эти механизмы обратимы, т. е. все удары, которые воспринимают направляющие колеса, передаются на рулевое колесо.

Широкое распространение на ТТМ получили червячные механизмы, выполненные в различных вариантах: червяк и радиальный сектор; червяк

ибоковой сектор; червяк и ролик.

Использование бокового сектора дает возможность увеличить площадь контакта и зацепления, что приводит к уменьшению износа деталей. Недостатком механизма является относительно малый КПД по сравнению с другими механизмами. Наиболее высокий КПД и износостойкость имеют механизмы, состоящие из червяка и ролика, которые сейчас получили широкое распространение.

Рулевые механизмы, выполненные в виде винта и гайки, несмотря на простоту и дешевизну, на ТТМ распространения не получили, так как они не позволяют регулировать зазоры в сопряжениях деталей в случае их износа. Почти не используются и механизмы в виде винта и шипа вслследствие больших удельных давлений, развиваемых в контакте.

Реечные механизмы имеют малые габориты и массу, но не могут обеспечить большого передаточного отношения. Наибольшее распространиение они получили на легковых автомобилях.

4.41. Усилители рулевых управлений ТТМ и требования к ним

Применение усилителей значительно облегчает управление ТТМ в тяжелых условиях эксплуатации. Кроме того, можно выбирать такие передаточные числа рулевого управления, которые обусловливают высокую маневренность машины.

66

Если для управления машиной на ее рулевом колесе необходимо приложить усилие более 60 Н, то в большинстве случаев в систему рулевого управления вводят усилитель.

Помимо общих для всех механизмов требований, к усилителям рулевого управления предъявляются следующие:

-обеспечивать следящее действие (поворот направляющих колес должен полностью соответствовать повороту водителем рулевого колеса);

-не включаться при случайных ударах на колесо при прямолинейном движении машины;

-поломка усилителя не должна препятствовать возможности управления машиной;

-обладать высокой чувствительностью, обеспечивая минимальное время срабатывания системы.

Классификация усилителей проводится:

-по виду используемых источников энергии - гидравлические, пневматические, электрические;

-по методу компоновки - все агрегаты усилителя смонтированы в одном корпусе, каждый агрегат монтируется в самостоятельном корпусе.

4.42. Порядок расчета элементов рулевого управления ТТМ

Расчета гидроусилителя руля произыодится в следующей последовательности.

1.Статический расчет, целью которого является определение размеров цилиндра гидромотора усилителя, площадей реактивных элементов и силы центрирующих пружин золотника.

2.Динамический расчет, устанавливающий зависимость между скоростью поворота направляющих колес и скоростью включения усилителя.

3.Гидравлический расчет, определяющий необходимую для обеспечения работы гидроусилителя производительность насоса, размеры сечения маслопроводов.

4.Расчет деталей на прочность.

4.43. Уплотнения механизмов ТТМ

Уплотнения предназначаются для предотвращения вытекания масла из корпусов механизмов ТТМ, проникновения в них грязи и влаги, герметизации агрегатов и подшипников.

67

Помимо общих требований, предъявляемых ко всем механизмам, уплотнения должны:

-надежно защищать узлы ТТМ, предотвращая утечку масла и препятствуя попаданию абразива и влаги в механизм;

-оказывать небольшое сопротивление движению при уплотнении подвижных деталей;

-не разрушаться при взаимодействии (контакте) с рабочей жидко-

стью.

В соответствии с назначением уплотнения можно разделить на: уплотнения для неподвижных деталей и уплотнения для подвижных деталей, совершающих вращательное или поступательное движение.

Для уплотнения неподвижных деталей между ними устанавливают уплотняющие прокладки из картона или резины.

Для герметизации деталей, совершающих вращательное или поступательное движение, применяют следующие уплотнения:

-контактные (радиальные и торцовые) – герметизация механизма достигается непосредственным контактом между уплотняющим элементом

идвижущейся деталью;

-лабиринтные (щелевые) – в зазорах между элементами создается гидравлическое сопротивление, препятствующее вытеканию масла;

-комбинированные – сочетание контактных и лабиринтных уплот-

нений.

Наиболее простым и весьма распространенными радиальными уплотнениями являются фетровые и войлочные кольца. Уплотнения этого вида весьма надежно защищают подшипники от попадания грязи и предотвращают утечку масла, если окружная скорость деталей невелика.

К недостаткам этих уплотнений относится то, что в процессе работы в результате износа трущихся поверхностей и потери упругих свойств колец появляются зазоры, и герметизация нарушается.

Торцовые уплотнения различных конструкций используют для уплотнения вращающихся валов, работающих в особенно тяжелых условиях, Уплотнение в этих конструкциях создается двумя кольцами, прижимаемыми друг к другу торцовыми поверхностями. Одно из колец вращается вместе с валом, а другое неподвижно.

Преимуществом торцовых уплотнений является то, что при некотором износе трущихся поверхностей они не теряют уплотняющих качеств.

В том случае, когда необходимо обеспечить не только относительное перемещение деталей, но и максимальную их герметичность без использования уплотняющих элементов, применяют щелевые уплотнения, которые представляют собой подвижные соединения с минимальным зазором между деталями.

Так же, как и щелевое уплотнение, уплотнение проточками относится к группе бесконтактных. В данном случае уплотнение создается за счет

68

последовательно расположенных кольцевых проточек, представляющих собой лабиринт, заполненный консистентной смазкой.

Разновидностью этого уплотнения является уплотнение винтовой канавкой, которую выполняют непосредственно на вращающейся детали.

Лабиринтное уплотнение является разновидностью щелевого, в котором многократно чередуются щели, расположенные в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Полученный таким образом лабиринт заполняется консистентной смазкой. Лабиринтные уплотнения надежно работают в условиях сильного загрязнения и повышенной влажности.

Комбинированные уплотнения. Далеко не всегда уплотнения одного какого-либо типа могут обеспечить надежную герметизацию механизма, поэтому часто в одном узле устанавливают несколько однотипных или разнотипных уплотнений.

4.44. Валы отбора мощности ТТМ. Назначение, принцип действия, характеристики работы

Валы отбора мощности (ВОМ) служат для отбора мощности от двигателя ТТМ и приведения в действие рабочих органов навесного оборудования.

ВОМ делятся:

–по принципу действия – зависимые, частично независимые, независимые и синхронные;

–по расположению на ТТМ – задние, передние и боковые.

До недавнего времени на ТТМ преобладали системы зависимых ВОМ, у которых привод осуществляется через муфту сцепления от первичного вала коробки передач.

Работа зависимых ВОМ характеризуется следующим:

-ВОМ вращается лишь тогда, когда вращается первичный вал коробки передач; при выключении муфты сцепления ВОМ останавливается;

-передаточное число от двигателя к ВОМ постоянно;

-направление вращения ВОМ не зависит от направления движения машины.

Зависимые приводы ВОМ не позволяют выполнять следующие операции:

-производить последовательный разгон вначале навесного оборудования машин, а затем самой машины;

-осуществлять кратковременную остановку ТТМ без остановки навесного оборудования;

-переключать передачи во время работы ТТМ без остановки навесного оборудования;

69

- включать и выключать навесное оборудование без остановки ТТМ. У синхронных ВОМ частота вращения пропорционально частоте вращения ведущих колес. Характерным для работы синхронных валов яв-

ляется следующее:

-привод осуществляется от валов трансмиссии, расположенных за коробкой передач;

-синхронный ВОМ вращается только тогда, когда вращаются ведущие колеса трактора;

-передаточное число между синхронным ВОМ и ведущими колесами трактора постоянно, поэтому число оборотов ВОМ, приходящееся на один м пути, не зависит от числа оборотов вала двигателя и включенной передачи;

-передаточное число между двигателем и ВОМ изменяется при переключении передач, соответственно изменяется и частота вращения ВОМ;

-направление вращения ВОМ различно при движении ТТМ вперед и

назад.

Систему привода ВОМ следует выбирать исходя из условий эксплуатации ТТМ с навесным оборудованием, механизмы которых приводятся в движение от ВОМ.

Полностью независимые ВОМ обладают явными преимуществами по сравнению с частично независимыми валами, но в конструктивном отношении гораздо сложнее. Этим в значительной степени объясняется преобладающее распространение на отечественных и зарубежных ТТМ частично независимых ВОМ.

5. РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ, КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

5.1.Действительные циклы ДВС. Индикаторные диаграммы

Действительный цикл - комплекс последовательных газодинамических и термодинамических процессов, обеспечивающих преобразование тепловой энергии в механическую.

Действительные циклы двигателей графически изображаются в координатах «Давление-объем» ( , V) или в координатах «Давление-угол поворота коленчатого вала» ( , ). Такие графические зависимости давления от указанных параметров называются индикаторными диаграммами (рис. 5.1, 5.2).

70