ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Учебное пособие (2011 год)

и испаряется, образуя горючую смесь. Далее горючая смесь по впускному

трубопроводу 9 поступает в цилиндры и там сгорает. Отработавшие газы от-

водятся в выпускной трубопровод 11, проходят глушитель 12 и выбрасыва-

ются в окружающую среду.

В системах питания карбюраторных двигателей топливный насос пода-

ет в 1,5...2 раза больше топлива, чем необходимо для работы двигателя при

полной нагрузке. Избыточное топливо возвращается через жиклер 6 и отво-

дящий топливопровод в бак, обеспечивая хороший отвод пузырьков пара и

воздуха.

В системе питания дизеля (рисунок 4.2, б) подача и очистка воздуха и

удаление отработавших газов, по существу, не отличаются от аналогичных

процессов в системе питания карбюраторного двигателя. Принципиально

система отличается приборами топливоподачи и смесеобразования, основ-

ными из которых являются топливный насос высокого давления 5 и форсун-

ка 7.

Из топливного бака 1 по топливопроводу через фильтр грубой очистки

2 топливо засасывается подкачивающим насосом 3 и подается через фильтр

тонкой очистки в полость насоса высокого давления 5, с помощью которого

топливо дозируется, подается по топливопроводу высокого давления и через

форсунку 7 впрыскивается в цилиндр. Излишки подаваемого топлива из по-

лости насоса высокого давления по трубопроводу 6 возвращаются в бак.

Простейший карбюратор (рисунок 4.3) состоит из поплавковой камеры

2 с поплавком 1, запорной иглы 4, жиклера 12 с распылителем 9, диффузора

8, дроссельной 10 и воздушной 7 заслонок и смесительной камеры 11.

Рисунок 4.3 Схема работы простейшего карбюратора:

1 - поплавок; 2 - поплавковая камера; 3 - топливопровод; 4 - запорная игла; .5 - отверстие

в поплавковой камер; б - воздухоочиститель; 7 - воздушная заслонка; 8 - диффузор; 9 -

распылитель; 10 - дроссельная заслонка; 11 - смесительная камера; 12 - жиклер.

Топливо из бака по топливопроводу 3 поступает в поплавковую камеру

2 и заполняет ее. Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет

верхнего предела, поплавок 1 прижмет запорную иглу 4 к ее седлу и поступ-

ление топлива прекратится. При понижении уровня поплавок опустится и

игла откроет доступ топливу в поплавковую камеру.

Из поплавковой камеры топливо через жиклер 12 поступает в распыли-

тель 9, выходное отверстие которого находится в горловине диффузора 8.

Чтобы топливо не вытекало из распылителя при неработающем двигателе,

выходное отверстие распылителя расположено на 1...2 мм выше уровня топ-

лива в поплавковой камере.

Во время такта впуска при открытых воздушной 7 и дроссельной 10 за-

слонках разрежение из цилиндра передается в смесительную камеру 11 и вы-

зывает в ней движение воздуха в направлении, указанном стрелками. Разре-

жение в смесительной камере можно регулировать дроссельной 10 и воздуш-

ной 7 заслонками.

Воздух, всасываемый в цилиндр двигателя, последовательно проходит

через воздухоочиститель 6, патрубок и диффузор 8. Так как проходное сече-

ние в горловине диффузора уменьшается, скорость воздуха в ней возрастает

и разрежение увеличивается. Вследствие разницы между атмосферным дав-

лением в поплавковой камере и разрежением в диффузоре топливо фонтани-

рует из распылителя. Струи воздуха движутся через диффузор со скоростью,

примерно в 25 раз большей скорости капель топлива, поступающих из рас-

пылителя. Поэтому топливо распыливается на более мелкие капли и, смеши-

ваясь с воздухом, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр

двигателя. В результате распыливания поверхность соприкосновения частиц

топлива с воздухом увеличивается, топливо интенсивно испаряется.

Простейший карбюратор не может изменять состав горючей смеси в

зависимости от различных режимов работы двигателя. Поэтому в конструк-

цию современного карбюратора включены следующие дополнительные уст-

ройства: пусковое; холостого хода (для работы двигателя на холостом ходу и

малых нагрузках); главное дозирующее (обеспечивает постоянство обеднен-

ного, т. е. экономичного, состава смеси в широком диапазоне средних на-

грузок); экономайзер (обогащает смесь в режиме больших нагрузок за счет

подачи дополнительного количества топлива в смесительную камеру); уско-

рительный насос (обогащает смесь при резком открытии дроссельной за-

слонки).

В системе питания двигателей, работающих на сжатом и сжиженном

газах, как и в карбюраторном двигателе, смесь такого газа с воздухом приго-

тавливается в карбюраторе-смесителе. У таких двигателей предусмотрена

кратковременная работа и на бензине. Горючая смесь в дизелях образуется

внутри рабочих цилиндров. В конце такта сжатия в цилиндры дизеля под вы-

соким давлением через форсунку впрыскивается топливо, которое распыли-

вается и самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжатого воз-

духа.

Основной агрегат системы питания дизелей - топливный насос 5 (см.

рисунок 4.2, б). Он служит для подачи топлива под давлением к форсункам (в

определенный момент) и дозирования топлива в соответствии с режимом ра-

боты двигателя. Большинство автотракторных двигателей имеет секционные

(рядные или V-образные) топливные насосы. Каждая насосная секция рабо-

тает следующим образом.

При движении вниз плунжера 10 (рисунок 4.4) топливо с момента от-

крытия отверстия 6 в гильзе 4 поступает в надплунжерное пространство. При

движении плунжера вверх в начальный период топливо вытесняется из гиль-

зы через отверстие 6. Когда верхняя кромка плунжера 10 перекроет это окно,

в надплунжерном пространстве гильзы начинает повышаться давление. Под

действием повышенного давления открывается нагнетательный клапан 1 и

топливо по топливопроводу подается в форсунку.

Рисунок 4.4 Схема работы секции топливного насоса дизеля:

а - заполнение топливом надплунжерного пространства; б - нагнетательный ход

плунжера; в - прекращение подачи топлива (отсечка); г - крайние положения плунжера; I -

максимальная подача топлива; II - подача топлива отключена; 1 - нагнетательный (обрат-

ный) клапан; 2 - седло клапана; 3 - медное уплотнительное кольцо; 4 - гильза плунжера; 5

- корпус насосной (топливной) секции; 6 - боковое отверстие в гильзе; 7 - отсечная кром-

ка плунжера; 8 - кольцевая выточка; 9 - продольный паз; 10 - плунжер; 11 - разгрузочный

поясок.

При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 7 открывает от-

верстие 6 и топливо вытекает из надплунжерного пространства (это про-

странство высокого давления) через продольный паз 9, кольцевую выточку 8

и боковое отверстие 6. Давление в надплунжерном пространстве резко пада-

ет, и под действием избыточного давления в топливопроводе нагнетательный

клапан 1 прижимается к седлу 2. В результате этого разъединяются плун-

жерное пространство и топливопровод.

Цилиндрический поясок нагнетательного клапана 1 называют разгру-

зочным. При движении плунжера этот поясок действует как поршень, осво-

бождая часть объема топливопровода высокого давления, что приводит к

резкому снижению давления в топливопроводе и быстрой посадке иглы рас-

пылителя форсунки, а следовательно, к резкой отсечке впрыска топлива.

Количество подаваемого топлива зависит от активного (рабочего) хода

плунжера. На рисунке 4.4 (положение I) показана максимальная подача топ-

лива. При повороте плунжера по ходу часовой стрелки (если смотреть свер-

ху) подача уменьшается, а против хода часовой стрелки - увеличивается. Ес-

ли плунжер повернуть так, что продольный паз 9 плунжера будет находиться

против отверстия 6, то подачи топлива не будет (рисунок 4.4, положение II).

4.4 Регуляторы частоты вращения коленчатого вала двигателя

В процессе эксплуатации тракторов и автомобилей двигатели работают

с переменными нагрузками, что всегда приводит к нарушению соответствия

между мощностью двигателя и внешними сопротивлениями. Это вызывает

изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя и скорости движе-

ния трактора или автомобиля. Работа двигателя с непрерывно изменяющи-

мися скоростными режимами приводит к нарушению технологических про-

цессов при производстве сельскохозяйственных работ, где в большинстве

случаев требуются постоянная скорость движения машины или агрегата и

неизменная частота вращения ВОМ.

Чтобы поддержать заданный скоростной режим работы при резко из-

меняющейся внешней нагрузке, двигатели современных тракторов и автомо-

билей оснащают регуляторами.

Регулятором называют устройство, автоматически поддерживающее

заданную частоту вращения вала двигателя путем воздействия на орган

управления работой двигателя. В карбюраторных двигателях регулятор дей-

ствует на дроссельную заслонку, изменяя количество горючей смеси, посту-

пающей в цилиндры двигателя, а в дизелях - на рейку топливного насоса, из-

меняя подачу топлива секциями топливного насоса высокого давления.

Наиболее распространены центробежные, пневматические и пневмо-

центробежные регуляторы. По числу регулируемых режимов различают ре-

гуляторы одно-, двух- и всережимные.

4.5 Смазочная система

По способу подвода масла к трущимся поверхностям деталей различа-

ют смазочные системы разбрызгиванием, под давлением и комбинирован-

ные.

Смазывание разбрызгиванием и за счет добавления масла в бензин

применяется в пусковых двигателях тракторов. В смазочной системе под

давлением предусмотрен подвод масла ко всем трущимся деталям под давле-

нием с помощью насоса, только такую систему в автотракторных двигателях

не применяют. Комбинированную смазочную систему применяют во всех ав-

тотракторных двигателях. Эта система обеспечивает подвод масла под дав-

лением к наиболее нагруженным и ответственным деталям. Трущиеся по-

верхности менее нагруженных деталей или деталей, к которым затруднен

подвод масла под давлением (поршень, цилиндр, зубья распределительных

шестерен и др.), смазываются разбрызгиванием.

Комбинированная смазочная система работает следующим образом. Из

поддона картера 11 (рисунок 4.5) масло через сетку маслозаборника 10 заса-

сывается масляным насосом 8 и направляется к фильтру 18. Очищенное мас-

ло охлаждается в масляном радиаторе 16 поступает по трубке 17 в главную

масляную магистраль. Из этой магистрали масло проходит по сверлениям в

блоке к коренным и шатунным 5 подшипникам коленчатого вала 7 и в канал

24 к шейкам распределительного вала. Далее по сверлениям в распредели-

тельном и коленчатом валах масло идет ко всем шейкам. Масло, попавшее в

полости шатунных шеек, смазывает шатунные подшипники. От первого ко-

ренного подшипника масло поступает к промежуточной шестерне и втулке

шестерни топливного насоса.

От одной из опорных шеек распределительного вала масло пульси-

рующим потоком через канал 25 попадает во внутреннюю полость коромы-

сел 26 и через отверстия в них смазывает втулки коромысел. Вытекая из вту-

лок и разбрызгиваясь, масло попадает на трущиеся поверхности остальных

деталей механизма газораспределения

(клапаны, регулировочные болты,

штанги, толкатели, кулачки распределительного вала), смазывает их и стека-

ет в поддон картера.

Давление масла контролируют с помощью манометра

19, уста-

новленного на щитке приборов в кабине трактора.

Нормальный режим работы смазочной системы поддерживают три ав-

томатически действующих клапана: предохранительный

12, клапан-

термостат 14 и сливной 13.

В качестве фильтра можно применять масляную реактивную центри-

фугу или сменный бумажный фильтрующий элемент. На некоторых двигате-

лях применяют и тот и другой фильтр.

Рисунок 4.5 Общая схема смазочной системы:

1-заливная горловина; 2 - сетка горловины; 3 - полость в шатунной шейке для очистки

масла; 4 - измеритель уровня масла; 5 - шатунный подшипник; 6 - канал от коренной шей-

ки к шатунной; 7 - коленчатый вал; 8 - масляный насос; 9 - сливная пробка; 10 - маслоза-

борник насоса; 11 - поддон картера; 12 - предохранительной клапан; 13 - сливной клапан;

14 - клапан-термостат; 15 - трубка, подводящая масло к радиатору; 16 - масляный радиа-

тор; 17- трубка, отводящая масло к главной магистрали; 18 - масляная центрифуга; 19 -

манометр; 20 - ротор центрифуги; 21 - трубка, отводящая масло из центрифуги; 22 - фор-

сунка; 23 - трубка, подводящая масло к центрифуге; 24 - канал (канавка) для подачи масла

к шейкам распределительного вала; 25- канал (трубка) подвода масла к клапанному меха-

низму; 26 - коромысло клапана

Предохранительный клапан 12 обеспечивает частичный слив масла в

поддон 11 при значительном увеличении давления масла, нагнетаемого

масляным насосом

8 при впуске и в начале работы двигателя, когда оно

еще не прогрелось и поэтому имеет повышенную вязкость. Клапан-термостат

14 отключает радиатор 16, когда масло холодное. Когда температура масла

становится выше нормальной, клапан автоматически закрывается, направляя

горячее масло в радиатор 16 для охлаждения. Сливной клапан 13 поддержи-

вает в главной масляной магистрали определенное давление масла при его

рабочей температуре 80...95 ^оС. В некоторых двигателях вместо редукцион-

ного клапана установлен кран-переключатель, имеющий два положения: 3

(зима) и Л (лето).

4.6 Система охлаждения

Во время сгорания топлива в камере сгорания температура газов дости-

гает 780...880 ^оС. Часть теплоты газов передается цилиндром головке цилин-

дров, поршням и другим деталям, которые вследствие этого сильно нагрева-

ются. Такие детали необходимо охлаждать, в противном случае нарушается

нормальная работа двигателя из-за ухудшения смазочных свойств масла,

преждевременного воспламенения рабочей смеси, детонации (в карбюра-

торных двигателях), уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью

или воздухом и зазоров в подвижных соединениях.

Однако охлаждение не должно быть чрезмерным, поскольку теряется

полезная теплота и топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, мед-

ленно горит, в результате чего мощность двигателя снижается. Кроме того,

частицы топлива, конденсируясь на стенках цилиндра, смывают с них масло

и, стекая в картер, разжижают его, что ухудшает смазывание трущихся дета-

лей двигателя.

Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель

оборудован рядом устройств, механизмов и приборов, объединяемых в сис-

тему охлаждения.

В двигателях применяют два способа охлаждения: жидкостное и воз-

душное. В первом случае теплота от стенок цилиндров передается жидкости,

которая сообщает ее воздуху, а во втором - непосредственно в окружающую

среду (воздух).

В системе жидкостного охлаждения происходят следующие процес-

сы. Вода, заполняющая водяные рубашки 9 в блок-картере (рисунок 4.6, а) и

8 в головке цилиндров, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и, на-

греваясь, охлаждает детали работающего двигателя. Нагретая вода направля-

ется в специальный охладитель 1 (радиатор), где отдает теплоту в окружаю-

щую среду. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает в водяную ру-

башку двигателя. Таким образом, в системе охлаждения происходит непре-

рывная циркуляция воды. В термосифонной системе охлаждения (рисунок

4.6, а) циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей

горячей и охлажденной жидкости. Такую систему применяют сейчас только

в пусковых двигателях.

Температура охлаждающей воды работающего двигателя должна нахо-

диться в пределах 80...95 ^оС.

В системе охлаждения принудительного типа (рисунок 4.6, б) цен-

тробежный насос 17 нагнетает воду в рубашку блок-картера и головку ци-

линдров двигателя, из которой нагретая вода вытесняется в радиатор 7, ох-

лаждается и по патрубку возвращается к насосу.

Подобная схема характерна для систем охлаждения большинства дви-

гателей.

Интенсивность циркуляции воды в системе охлаждения и потока воз-

духа, создаваемого вентилятором, зависит главным образом от частоты вра-

щения коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении темпера-

туры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаж-

дался, используют различные устройства, регулирующие тепловой режим

двигателя: термостат 14, шторки 3 или жалюзи радиатора.

Рисунок 4.6 Схемы жидкостной системы охлаждения:

а - термосифонная; б - принудительная; 1 - сердцевина радиатора; 2 - вентилятор; 3 -

шторка; 4 - верхний блок радиатора; 5 - крышка заливной горловины; 6 - пароотводная

трубка; 7 - верхний патрубок; 8 - рубашка головки цилиндров; 9 - рубашка блок-картера;

10 - нижний патрубок; 11 - нижний бак радиатора; 12 - пробка сливного отверстия; 13 -

паровоздушный клапан; 14 - термостат; 15 - термометр; 16 - водораспределительный ка-

нал; 17 - центробежный насос; 18 - водоотводная трубка

Принудительная система охлаждения, постоянно сообщающаяся с ат-

мосферой, называется открытой, а система, отделенная от атмосферы специ-

альным паровоздушным клапаном 13, - закрытой. В закрытой системе охла-

ждения испарение воды меньше, поэтому ее применяют во всех автотрактор-

ных двигателях.

В системе воздушного охлаждения теплота от деталей двигателя от-

водится в результате обдува оребренных цилиндров и головок воздухом. У

двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах, детали

охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Двигатели тракто-

ров и автомобилей с воздушным охлаждением оборудованы вентиляторами

для принудительного обдува деталей.

5 Электрооборудование

5.1 Общие положения

На тракторах и автомобилях электрическая энергия используется для

предпускового подогрева и пуска двигателя, зажигания рабочей смеси в ци-

линдрах, внутреннего и наружного освещения, звуковой и световой сигнали-

зации, а также для питания контрольно-измерительных приборов и устройств

и других целей.

В зависимости от целевого назначения электрическое оборудование

тракторов и автомобилей делят на ряд систем и групп: систему электроснаб-

жения, систему подогрева и пуска двигателя, систему зажигания рабочей

смеси, систему освещения и световой сигнализации

(информации), кон-

трольно-измерительные приборы и дополнительное оборудование.

Система электроснабжения включает в себя аккумуляторную батарею

и генераторную установку. Генераторная установка состоит из генератора

переменного тока и устройств, поддерживающих постоянное напряжение и

защищающих генератор от перегрузок. Основным источником электрической

энергии является генератор.

Системы электрического оборудования тракторов и автомобилей вы-

полняют однопроводными. В качестве второго провода используют токопро-

водящие металлические детали машин, называемые «массой» или корпусом.

Как правило, с «массой» (корпусом) соединены отрицательные полюсы ис-

точников тока. Для электрического оборудования тракторов и автомобилей

установлено номинальное напряжение 12 и 24 В. Все системы потребителей

электрической энергии включены параллельно.

В системах электрооборудования все шире применяют электронные

приборы и устройства, повышающие надежность, безотказность и эффектив-

ность работы этих систем, обеспечивающие безопасность движения машин и

т. п.

5.2 Источники электрической энергии

Электрическая энергия на современных тракторах (автомобилях) при-

меняется для пуска двигателей (стартером), звуковой и световой сигнализа-

ции, освещения пути, питания контрольно-измерительных приборов и других

целей. Все устройства и приборы, входящие в электрооборудование, делят на

источники и потребители энергии. К источникам тока на тракторе (автомо-

биле) относят генератор и аккумуляторную батарею, потребителям - стартер,

приборы сигнализации, освещения и контрольно-измерительные.

Аккумуляторная батарея предназначена для питания потребителей

электроэнергии при неработающем двигателе и при малой частоте вращения

коленчатого вала, а также для питания стартера при пуске двигателя. При ра-

ботающем двигателе она потребляет избыточную энергию генератора и, за-

ряжаясь, накапливает ее. На тракторах используют свинцово-кислотные ак-

кумуляторы стартерного типа.

Генератор предназначен для преобразования механической энергии в

электрическую, которая необходима для питания потребителей при работе

двигателей на средних и больших частотах вращения и зарядки аккумулято-

ра. На тракторах используют генераторы постоянного и переменного тока.

На всех современных тракторах устанавливают генераторы переменного то-

ка, которые по устройству проще, чем генераторы постоянного тока, надеж-

нее в эксплуатации и имеют меньшие габаритные размеры. Генератор приво-

дится в действие с помощью ремня, надетого на шкив вала двигателя и шкив

генератора.

5.3 Системы пуска

Чтобы пустить двигатель внутреннего сгорания, вращение коленчатого

вала необходимо довести до некоторой частоты, обеспечивающей смесеобра-

зование, заполнение цилиндров свежим зарядом, сжатие и воспламенение

смеси. При температуре воздуха выше 0 °С эта частота вращения для карбю-

раторных двигателей должна быть не менее 40...50 мин^-1а для дизелей - не

менее 150...250 мин-¹.

Пуск дизеля вспомогательным бензиновым двигателем используют

на некоторых тракторных дизелях.

Для облегчения пуска дизеля жидкостные системы охлаждения пуско-

вого двигателя и дизеля взаимосвязаны, благодаря чему обеспечивается про-

грев дизеля.

Пуск электрическим стартером - наиболее распространенный способ,

пригодный для автомобильных, тракторных и пусковых двигателей. Схема

системы пуска электрическим стартером показана на рисунке 5.1. Электриче-

ский стартер 3 питается от аккумуляторной батареи 1 током низкого напря-

жения. В период пуска шестерня 4 стартера входит в зацепление с зубчатым

венцом 5 маховика двигателя. Передаточное число между шестерней старте-

ра и венцом маховика подбирают с таким расчетом, чтобы сообщить колен-

чатому валу двигателя необходимую для пуска частоту вращения. Стартер

включают на период пуска и выключают специальным механизмом сразу по-

сле того, как двигатель начнет работать.

Рисунок 5.1 Схема пуска электрическим стартером:

1 - аккумуляторная батарея; 2 - включатель; 3 - электрический стартер; 4 - шестерня стар-

тера; 5 - зубчатый венец маховики двигателя.

Система пуска дизелей с помощью двигателя надежна в любых темпе-

ратурных условиях, но обслуживание ее и операции при пуске сложнее, чем

в случае пуска электрическим стартером.

Электрический стартер предназначен для пуска как карбюраторных

двигателей, так и дизелей. На тракторах Т-16М, Т-25А, МТЗ-80, К-701 элек-

трическим стартером запускают основные дизели, а на тракторах ДТ-75М,

Т-150, Т-150К - пусковые двигатели.

Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока с ме-

ханизмом привода и включателем. Стартеры выпускают с механическим и

электромагнитным включением шестерни привода. Наиболее распространено

электромагнитное включение.

5.4 Система зажигания

На современных автомобилях используют системы зажигания двух ти-

пов: классическую и электронную (контактную и бесконтактную). Классиче-

ская система батарейного зажигания длительное время существовала без

принципиальных изменений и совершенствовалась лишь конструктивно. Ог-

раниченные возможности этой системы, повышенные требования к системам

зажигания и развитие электроники привели к созданию электронных систем

зажигания. Классическая система батарейного зажигания состоит из источ-

ников тока низкого напряжения - аккумуляторной батареи 21 (рисунок 5.2) и

генератора, катушки зажигания 12, прерывателя 5, включателя зажигания 8,

распределителя тока высокого напряжения 16, искровых свечей зажигания 19

и соединительных проводов низкого и высокого напряжения.

Рисунок 5.2. Схема батарейной системы зажигания:

1 - рычажок прерывателя; 2 - подвижной контакт; 3 - неподвижный контакт; 4 - кулачок;

5 - прерыватель; 6 - конденсатор: 7, 15 и 18 - провода; 8 - включатель зажигания; 9 - доба-

вочное сопротивление (резистор); 10 - первичная обмотка; 11 - вторичная обмотка; 12 -

катушка зажигания; 13 - сердечник катушки; 14 - включатель; 16 - распределитель; 17 -

электроды; 19 - искровая свеча зажигания; 20 - ротор с токоразносящей пластиной (элек-

тродом); 21 - аккумуляторная батарея; 22 - амперметр.

Когда зажигание включено и контакты прерывателя 5 замкнуты, ток

низкого напряжения подается от аккумуляторной батареи 21 или генератора

по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи - амперметр 22 -

включатель зажигания 8 - добавочное сопротивление (резистор) 9 - первич-

ная обмотка 10 катушки зажигания 12 - подвижной контакт 2 прерывателя 5 -

«масса» - отрицательный вывод аккумуляторной батареи 21.

Проходя по первичной обмотке 10, ток низкого напряжения создает во-

круг ее витков плавно возрастающее магнитное поле.

Когда вращающийся кулачок 4 переместит рычажок 1 прерывателя 5,

контакты 2 и 3 разомкнутся, ток низкого напряжения в первичной обмотке 10

прервется и магнитный поток вокруг нее исчезнет. Исчезающий магнитный

поток пересечет витки первичной 10 и вторичной 11 обмоток катушки зажи-

гания 12. Вследствие этого в первичной обмотке индуцируется электродви-

жущая сила (ЭДС) самоиндукции порядка 200...300 В, а во вторичной обмот-

ке, имеющей значительно большее число витков, - 18...20 кВ. Напряжение во

вторичной обмотке достаточно, чтобы между электродами свечи 19 создать

надежный искровой разряд, зажигающий рабочую смесь.

Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка 11 катушки зажи-

гания 12 - провод 15 высокого напряжения - угольный электрод ротора 20 -

один из электродов 17 крышки распределителя 16 - провод 18 - центральный

электрод свечи - боковой электрод свечи - «масса» - отрицательный вывод

аккумуляторной батареи - амперметр 22 - включатель зажигания 8 - резистор

9 - первичная обмотка 10 - вторичная обмотка 11 катушки зажигания 12.

Затем вновь происходит замыкание контактов прерывателя, так как ку-

лачок 4 сойдет с выступа рычажка I прерывателя.

ЭДС самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной

обмотке и приводит к искрению между контактами 2 и 3 прерывателя, их

окислению и разрушению. Для уменьшения воздействия ЭДС самоиндукции

параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6, который в пе-

риод размыкания контактов заряжается током самоиндукции, а затем, разря-

жаясь в обратном направлении, ускоряет исчезновение тока в цепи низкого

напряжения, а следовательно, и магнитного потока, поэтому увеличивается

ЭДС вторичной цепи и контакты 2 и 3 прерывателя предохраняются от обго-

рания.

В пусковых двигателях применяют систему зажигания от магнето. Ос-

новным прибором такой системы является магнето высокого напряжения. В

нем совмещены функции генератора переменного тока, трансформатора,

прерывателя и распределителя тока (в магнето одноцилиндрового двигателя

отсутствует распределитель тока).

6 Технико-экономические показатели работы двигателей

Как известно, мощность - это работа, совершенная в единицу времени.

Кроме эффективной мощности для оценки технико-экономической эффек-

тивности двигателей используют индикаторную мощность Ni.

Индикаторная мощность - это мощность, развиваемая газами в ци-

линдрах двигателя.

Эффективная мощность меньше индикаторной вследствие того, что

часть последней затрачивается на преодоление механических потерь в двига-

теле:

N_е = Ni—N_м.

(6.1)

Мощность механических потерь N_м учитывает затраты части ин-

дикаторной мощности на преодоление сопротивлений трения движущихся

деталей и приведение в действие вспомогательных устройств двигателя -

масляного и водяного насосов, вентилятора, генератора, топливного насоса и

др.

Механический коэффициент полезного действия двигателя (КПД) - от-

ношение эффективной мощности к индикаторной:

η_м=N_е/N_i

При работе на номинальном режиме, т. е. при полном использовании

мощности N_e, КПД автотракторных двигателей составляет 0,75...0,88. У дизе-

лей КПД меньше, чем у карбюраторных двигателей, так как из-за более вы-

сокой степени сжатия выше затраты мощности на трение движущихся дета-

лей.

Массу топлива, расходуемую двигателем при определенной загрузке в

течение 1 ч, называют часовым расходом топлива G_T (кг/ч). Топливную эко-

номичность различных двигателей оценивают по удельному расходу топлива

g_e |г/(кВт-ч)], под которым подразумевают массу топлива в граммах, расхо-

дуемую за 1 ч на создание единицы эффективной мощности:

1000G



(6.2)

Номинальное значение g_e современных автотракторных четы-

рехтактных карбюраторных двигателей находится в пределах

280...300

г/(кВт-ч), а у дизелей - в пределах 220...260 г/(кВт-ч), т. е. дизели более эко-

номичные, чем карбюраторные двигатели, за счет более высокой степени

сжатия. Чем выше степень сжатия, тем экономичнее двигатель.

Применение на ряде современных бензиновых двигателей вместо кар-

бюратора системы с впрыском топлива во всасывающий коллектор или непо-

средственно в цилиндр обеспечивает снижение g_e по сравнению с карбюра-

торными двигателями. Наименее экономичными являются двухтактные дви-

гатели, так как у них цилиндры продуваются горючей смесью, из-за чего

часть ее уходит с отработавшими газами. Кроме того, их цилиндры хуже очи-

щаются от продуктов сгорания.

Эффективность работы различных двигателей сравнивают не только по

топливной экономичности, но и по литровой мощности и удельной массе.

Литровая мощность N_n - это отношение эффективной мощности N_e к

рабочему объему двигателя К,, показывающее, насколько эффективно ис-

пользуется рабочий объем. Чем больше литровая мощность при других рав-

ных условиях, тем меньше габаритные размеры и масса двигателя. У трак-

торных дизелей N_л = 11...20 кВт/л.

Современная тенденция развития автотракторных двигателей характе-

ризуется увеличением их полной эффективной и литровой мощностей, сни-

жением удельного расхода топлива и масел, уменьшением металлоемкости и

токсичности выбросов отработавших газов, повышением надежности и дол-

говечности. Этим объясняется широкое применение дизелей с турбонадду-

вом, имеющим промежуточное охлаждение воздуха, поступающего в ци-

линдры, для повышения наполнения их воздухом. Многие зарубежные бен-

зиновые двигатели вместо карбюраторов оснащают системой впрыска топли-

ва, работающей в автоматическом режиме совместно с системой зажигания,

что обеспечивает оптимальный режим работы обеих систем, повышение

мощности и снижение расхода топлива, а также уменьшение токсичности

выбросов отработавших газов. Такие «инжекторные» двигатели устанавли-

вают и на некоторых отечественных легковых автомобилях.

Технико-экономические показатели двигателей определяют на специ-

альных обкаточно-тормозных стендах, на которых замеряют загрузку двига-

теля и частоту вращения его коленчатого вала. По загрузке (показанию сило-

измерительного механизма) определяют вращающий момент двигателя М_вр.

(Нм) как произведение силы на плечо ее приложения относительно оси вра-

щения коленчатого вала. Частоту вращения этого вала п (мин^-1) замеряют та-

хометром. Эффективную мощность двигателя рассчитывают по формуле

вр



(6.3)

9550

Технико-экономические показатели при различных режимах работы

(частоте вращения и нагрузке) оценивают по характеристикам. Характери-

стики - это графические выражения зависимости одного или нескольких по-

казателей работы двигателя от другого независимого показателя. Характери-

стики строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде.

Наиболее эффективно двигатель работает на режиме максимальной

мощности. Частоту вращения коленчатого вала и вращающий момент двига-

теля на этом режиме называют номинальными. Недогрузка двигателя суще-

ственно влияет на производительность и топливную экономичность тракто-

ров и автомобилей. Так, удельный расход топлива интенсивно растет при

уменьшении N_eот максимального значения до нуля.

7 Трансмиссия

7.1 Общие сведения

Сопротивление движению тракторного агрегата и автомобиля изменя-

ется непрерывно и в широких пределах. Это объясняется колебаниями

удельного сопротивления почвы, загрузки рабочих органов машин, сопро-

тивлений качению колес и сцепления их с грунтом или дорогой, возникаю-

щими на пути движения, подъемами и уклонами и т. д. Соответственно тре-

буется изменять вращающий момент, подводимый к ведущим колесам (звез-

дочкам) как для преодоления возросших сопротивлений, так и для более пол-

ного использования мощности двигателя, получения высокой производи-

тельности при наименьшем расходе топлива.

Трансмиссия служит для передачи вращающего момента двигателя ве-

дущим колесам трактора (автомобиля), а также части мощности двигателя

агрегатируемой с трактором машине. При помощи трансмиссии можно изме-

нить вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по значению и

направлению.

К трансмиссии предъявляют следующие требования: высокий КПД,

возможность индивидуального регулирования частоты вращения колес, низ-

кая металлоемкость, высокая надежность, возможность привода агрегатов с

большим относительным перемещением, независимость размещения силовой

установки, возможность деления мощности, применение группового и инди-

видуального приводов ходовых систем, приспособленность к колебаниям тя-

говых нагрузок, способность передавать мощность на значительные рас-

стояния, широкий диапазон регулирования силовых и скоростных парамет-

ров.

По способу изменения вращающего момента различают ступенчатые,

бесступенчатые и комбинированные трансмиссии.

Ступенчатые трансмиссии состоят из зубчатых колес различных ти-

пов. В этой трансмиссии при переходе от одного режима работы к другому

вращающий момент меняется через интервалы, кратные передаточным чис-

лам, поэтому она получила название ступенчатой. При наличии ступенчатой

трансмиссии на некоторых режимах невозможно полностью использовать

мощность двигателя.

Бесступенчатые трансмиссии обеспечивают непрерывность и ав-

томатичность процесса изменения вращающего момента, чем выгодно отли-

чаются от ступенчатых. Вместе с тем им свойственны некоторые недостатки:

сложность конструкции, более низкий КПД. Различают фрикционные (меха-

нические), электрические и гидравлические бесступенчатые трансмиссии.

Гидравлические передачи делят на гидродинамические и гидрообъемные.

Минский тракторный завод разработал инновационный трактор "Бела-

рус-3023" с бесступенчатой электромеханической трансмиссией.

Комбинированные трансмиссии представляют собой сочетание од-

ной из бесступенчатых передач со ступенчатой передачей, имеющей вспомо-

гательное значение. Это позволяет расширить диапазон изменения вращаю-

щего момента на движителях и одновременно сохранить основные преиму-

щества бесступенчатой передачи. Комбинированная трансмиссия, у которой

в качестве одной из сборочных единиц применяют гидродинамическую пе-

редачу, называется гидромеханической. Такая трансмиссия применена в

тракторе ДТ-175С.

Наиболее распространены механические трансмиссии. В механическую

трансмиссию входят следующие механизмы (рисунок 7.1): сцепление короб-

ка передач, промежуточное соединение, карданная передача главная (цен-

тральная передача, дифференциальный механизм или муфты поворота у гу-

сеничных тракторов и конечные передачи.

Рисунок 7.1 Схемы трансмиссий:

а - автомобиля с колесной формулой 4х2; 1 - сцепление; 2 - коробка передач; 3 - карданная

передача; 4 - главная передача; 5 - дифференциал; 6 - полуось; б - колесного трактора; в -

гусеничного трактора: 1 - двигатель; 2 - сцепление; 3 - коробка передач; 4 - главная (цен-

тральная) передача; 5 - задний мост; 6 - дифференциал у колесных тракторов и конечные

передачи у гусеничных тракторов; 7 - ведущее колесо (гусеница); 8 - направляющее коле-

со; 9 - бортовые фрикционы или планетарный механизм поворота.

7.2 Сцепление

Сцеплением называют механизмы, предназначенные для обеспечения

разъединения и плавного соединения трансмиссии с двигателем Отсоедине-

ние трансмиссии от двигателя необходимо при его пуске изменении переда-

точного числа в трансмиссии путем перемещения шестерен в коробке пере-

дач, во время остановки или стоянки трактора. Сцепление ограничивает мак-

симальный вращающий момент в трансмиссии, предохраняя ее от перегру-

зок.

К сцеплению предъявляют следующие требования: надежная передача

наибольшего вращающего момента двигателя трансмиссии; быстрое и плав-

ное разъединение и соединение ведущих и ведомых частей, обеспечивающее

необходимую частоту выключения и включения, а следовательно, и посте-

пенное нагружение механизмов трансмиссии; ограниченный момент инерции

ведомых частей; высокая надежность работы, легкость управления, удобство

обслуживания и регулировок.

На тракторах и автомобилях применяют фрикционные дисковые сцеп-

ления, передающие вращающий момент за счет сил трения. Рабочими по-

верхностями в них служат плоские диски (ведущие и ведомые). В зависимо-

сти от числа ведущих элементов (дисков), передающих вращающий момент,

различают одно- и двухдисковые сцепления. Число дисков определяется пе-

редаваемым наибольшим вращающим моментом и размером ведомого диска

(или дисков), исходя из минимизации моментов инерции ведомой части.

Наиболее распространенная схема установки сцепления между махо-

виком двигателя и ведущим валом коробки передач показана на рисунке 7.2.

Ведущим диском сцепления служит маховик.

Рисунок 7.2. Принципиальная схема сцепления

К его торцу пружинами через нажимной диск прижимается ведомый

диск с фрикционными накладками, установленный посредством шлицев на

ведущем валу коробки передач.

При включенном сцеплении между маховиком и накладками ведомого

диска возникают силы трения, вынуждающие сцепление вращаться как одно

целое, передавая вращающий момент от маховика на ведущий вал коробки

передач. Для выключения сцепления водитель воздействует на педаль при-

вода, и через систему тяг усилие передается на муфту выключения, которая

через рычаги выключения отжимает нажимной диск от ведомого, сжимая

пружины.

Трение между ведущим и ведомым дисками исчезает, и сцепление не

передает вращающий момент в трансмиссию. Направление действия меха-

низма управления сцепления при его выключении на схеме изображено

стрелками. Рассмотренная схема сцепления относится к однопоточным.

Тракторы часто агрегатируют с орудиями с активными рабочими орга-

нами, для привода которых служит ВОМ. В этом случае применяют двухпо-

точные сцепления (например, трактор ЮМЗ-8244). Схема такого сцепления

показана на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 Схема двухпоточного сцепления:

1 - ведомый диск трансмиссии; 2 - ведущие диски; 3 - ведомый диск ВОМ; 4 - муф-

та выключения сцепления трансмиссии; 5 - рычаг выключения сцепления трансмиссии; 6 -

рычаг выключения сцепления ВОМ: 7 - муфта выключения сцепления ВОМ; 8 - пружина

Фактически двухпоточное двухдисковое сцепление представляет собой

сочетание двух однодисковых сцеплений, каждое из которых имеет отдель-

ные ведомые 1, 3 и ведущие 2 диски, сжимаемые общими пружинами 8. Ме-

ханизм управления сцеплением позволяет отключать каждый диск рычагами

5 и 6 независимо от другого диска и останавливать трактор без остановки

ВОМ. Привод от сцепления также разделен (один вал расположен внутри

другого).

При передаче большого вращающего момента на тракторах ДТ-75М,

Т-150, Т-150К, Т-4А устанавливают двухдисковые сцепления с двумя ведо-

мыми и двумя ведущими дисками.

7.3 Промежуточные соединения и карданные передачи

Оси валов муфты сцепления и коробки перемены передачи должны

совпадать, т. е. быть соосны. Однако на практике эти валы располагаются с

некоторой несоосностью, которая возникает из-за неточности изготовления

деталей, погрешности сборки, деформации рам и корпусов, а также взаимно-

го расположения сборочных единиц в процессе эксплуатации. Поэтому воз-

никает необходимость соединения валов не жестко, а с определенной степе-

нью свободы, что позволит компенсировать несоосность соединяемых валов,

снизить нагрузки на детали, увеличить срок их службы. Для этого применяют

промежуточные соединения - специальные шарниры, которые по числу

шарниров бывают одинарные и двойные, а по конструкции - жесткие, мягкие

(упругие) и комбинированные. Жесткие шарниры состоят только из металли-

ческих деталей, а мягкие имеют упругие неметаллические элементы.

Передачу вращающего момента от коробки передач к главной передаче

ведущего моста во многих тракторах и автомобилях обеспечивает карданная

передача. Она позволяет компенсировать несоосность и изменение расстоя-

ния между осями валов. На рисунке 7.4 показана схема карданной передачи

автомобиля.

Рисунок 7.4. Схема карданной передачи:

1 - коробка передач; 2 - карданный шарнир; 3 - карданный вал; 4 - задний ведущий мост; 5

- рессора; 6 - рама

Коробка передач установлена на раме автомобиля, а задний мост под-

вешен к раме на упругих рессорах. При колебаниях нагрузки на автомобиль

во время его движения положение заднего моста относительно рамы и оси

вторичного вала коробки передач постоянно изменяется. Поэтому для пере-

дачи вращающего момента от вторичного вала коробки передач к валу задне-

го моста необходим дополнительный вал, у которого изменяются длина и

угол наклона к продольной оси автомобиля.

Карданная передача (в наиболее простом виде) состоит из карданных

шарниров и карданного вала. Карданные шарниры обеспечивают угловое пе-

ремещение карданного вала, а свободные шлицевые соединения вилок кар-

данного шарнира с карданным валом - изменение расстояния между шарни-

рами.

Карданные передачи используют на колесных тракторах, обо-

рудованных приводом на все четыре колеса (К-701, Т-150К, МТЗ-82), и гусе-

ничном тракторе Т-150. Их устройство аналогично устройству карданных

передач автомобилей.

В карданную передачу некоторых автомобилей (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и

др.) и тракторов (МТЗ-82) введен дополнительный вал, устанавливаемый на

промежуточной опоре. Такая конструкция позволяет укоротить основной

вал, уменьшить его вибрацию, повысить надежность и долговечность работы

карданной передачи.

Карданный шарнир с игольчатыми подшипниками (рисунок 7.5, а) со-

стоит из вилок, крестовины, игольчатых подшипников, сальников. Стаканы с

игольчатыми подшипниками надевают на пальцы крестовины и уплотняют

сальниками. Стаканы фиксируют в вилках стопорными кольцами или крыш-

ками, привернутыми к ним винтами. Карданные шарниры смазывают через

масленку по внутренним сверлениям крестовины. Предохранительный кла-

пан служит для устранения излишнего давления масла в шарнире.

При равномерном вращении ведущей вилки ведомая вилка вращается

неравномерно: за один оборот она дважды обгоняет ведущую вилку и дваж-

ды отстает от нее. Для устранения неравномерности вращения и снижения

инерционных нагрузок применяют два карданных шарнира.

В приводе к передним ведущим колесам устанавливают карданную пе-

редачу равных угловых скоростей. Такая передача автомобилей ГАЗ-66 и

ЗИЛ-131 состоит из вилок 2, 5 (рисунок 7.5, б), четырех шариков 7 и цен-

трального шарика 8. Ведущая вилка 2 представляет собой единое целое с

внутренней полуосью, ведомая откована вместе с наружной полуосью, на

конце которой закреплена ступица колеса. Ведущий момент от вилки 2 к

вилке 5 передается через шарики 7, перемещающиеся по круговым желобам

вилок.

Рисунок 7.5 Карданные шарниры:

а - карданный шарнир: 1 - крышка; 2 - стакан; 3 - игольчатый подшипник; 4 - сальник; 5, 9

- вилки; 6 - предохранительный клапан; 7 - крестовина; 8 - масленка; 10 - винт; б - кар-

данный шарнир равных угловых скоростей: 1 - внутренняя полуось; 2 - ведущая вилка; 3,

4 - шпильки; 5 - ведомая вилка; 6 - наружная полуось; 7 - шарики: 8 - центральный шарик.

Шарик 8 служит для центрирования вилок и удерживается в неизмен-

ном положении шпильками 3, 4. Частота вращения вилок 2, 5 одинаковая

вследствие симметричности механизма относительно вилок.

Изменение длины вала обеспечивают свободные шлицевые соединения

вилок карданных шарниров с валом.

7.4 Коробки передач

Коробка передач служит для преобразования вращающего момента по

значению и направлению, изменения силы тяги на ведущих колесах, скоро-

сти и направления движения, обеспечивает возможность движения машинно-

тракторных агрегатов (МТА) задним ходом и длительное разъединение дви-

гателя и ведущих колес.

К коробке передач предъявляются следующие требования: увеличение

тягового усилия до значения, необходимого для преодоления сопротивления

движению в заданных эксплуатационных условиях при хороших показателях

топливной экономичности; обеспечение оптимального использования мощ-

ности двигателя, уменьшение работы буксования сцепления; обеспечение

управления переключением передач, сокращение переключений для по-

вышения динамических качеств; высокий КПД на чаще всего используемых

передачах; наличие нейтрального положения для длительного отключения

двигателя от трансмиссии, а также передачи заднего хода; возможность от-

бора мощности для привода дополнительного оборудования.

Технический уровень современных тракторов и автомобилей, эффек-

тивность их использования в значительной мере зависят от типа трансмис-

сии, числа передач, перепада между ними, способа переключения передач,

надежности и стоимости.

Наиболее распространены ступенчатые коробки передач. Их классифи-

цируют по следующим основным признакам:

по числу передач (ступеней) - четырех-, пятиступенчатые и т.д.;

способу зацепления шестерен - с подвижными шестернями и с шестер-

нями постоянного зацепления;

расположению валов относительно продольной оси трактора - с про-

дольным и поперечным расположением валов. В тракторах Т-16М, Т-25А и

ЛТЗ-55 применены коробки передач с поперечным расположением валов, в

большинстве тракторов - коробки передач с продольным расположением ва-

лов;

способу переключения передач - коробки, переключаемые с останов-

кой трактора и без его остановки (на ходу);

способу управления - с механическим, гидравлическим и электромаг-

нитным механизмом включения передач.

Принцип работы шестеренных коробок передач основан на том, что

вращение от ведущего вала к ведомому передается через шестерни, которые

могут входить в зацепление друг с другом в определенных сочетаниях.

Рассмотрим работу наиболее распространенной трехвальной пятисту-

пенчатой коробки передач с прямой передачей (рисунок 7.6). Вращающий

момент двигателя через сцепление передается первичному валу 7, а с него

через шестерни 2 и 11 - промежуточному налу 9.

Рисунок 7.6 Кинематическая схема трехвальной КПП с прямой переда-

чей: 1 - первичный вал; 2, 4, 7, 8, 10, 11 - шестерни; 3 - зубчатая муфта; 5 - корпус короб-

ки; 6 - вторичный вал; 9 - промежуточный вял; 12 - подшипник вторичного вала

На промежуточном валу 9 жестко закреплены ведущие шестерни 10, в

зацепление с которыми входят соответствующие ведомые каретки шестерен

4 нала 6. Перемещая каретки шестерен 4 по шлицам вала 6, в данной схеме

можно получить пять передач вперед и одну назад. Чтобы включить прямую

(пятую) передачу, необходимо первую каретку шестерен 4, выполненную в

виде зубчатой муфты 3, переместить влево и ввести в зацепление с зубьями

первичного вала. Тогда первичный I и вторичный 6 валы будут вращаться

как одно целое.

Коробки с прямой передачей компактны. Их широко применяют на ав-

томобилях и отдельных тракторах. Для увеличения числа передач применяют

составные коробки передач. Они представляют собой комбинацию двух ко-

робок; двухвальной, называемой редуктором, и трехвальной - основной.

7.5 Ведущие мосты

Ведущие мосты представляют собой объединенные в одну сборочную

единицу механизмы трансмиссии, посредством которых вращающий момент

двигателя передается ведущим колесам трактора (автомобиля).

В зависимости от назначения колесные тракторы могут иметь один

(задний) или два ведущих моста. В последнем случае это тракторы повышен-

ной проходимости (МТЗ-82, ЛТЗ-55А, К-701. Т-150К).

У легковых автомобилей ведущий мост обычно один (реже два). Число

ведущих мостов грузовых автомобилей достигает трех. В сельском хозяйстве

широко применяют автомобили повышенной проходимости с двумя

(УАЗ-469, ГАЗ-66) и тремя (ЗИЛ-131) ведущими мостами.

В задних мостах тракторов и автомобилей в зависимости от типа и их

назначения кроме механизмов, преобразующих вращающий момент, переда-

ваемый движителям, размещают вспомогательные механизмы - тормоза,

приводы управления механизма поворота, ВОМ и другие устройства.

Основные механизмы ведущих мостов колесных тракторов - главная

передача, дифференциал, конечные передачи и тормоза (см. рисунок 7.1). У

гусеничных тракторов вместо дифференциала размещают механизм поворо-

та. Легковые и грузовые (малой и средней грузоподъемности) автомобили не

имеют конечных передач.

7.6 Главная передача, дифференциал, конечные передачи

Главная передача служит для увеличения общего передаточного чис-

ла и передачи вращающего момента через дифференциал (или механизм по-

ворота) и конечные передачи к ведущим колесам трактора (автомобиля).

По числу пар зубчатых колес различают одинарные и двойные главные

передачи, а по конструкции - конические со спиральными зубьями, гипоид-

ные и цилиндрические.

Главная передача трактора представляет собой одинарную передачу,

состоящую из пары конических или цилиндрических шестерен (рисунок 7.7).

Главные передачи автомобиля могут быть одинарными и двойными. Оди-

нарные представляют собой конические шестерни с гипоидным зацеплением,

позволяющим снизить шум при работе шестерен, габаритные размеры и мас-

су ведущего моста уменьшить. Их применяют на легковых автомобилях ма-

лой и средней грузоподъемности.

Рисунок 7.7 Типы главных передач тракторов и автомобилей:

а - коническая с прямозубым зацеплением; б - коническая с косозубым зацеплени-

ем; в - коническая с гипоидным зацеплением.

Двойные главные передачи состоят из пары конических и пары цилин-

дрических шестерен. Конические шестерни выполняют со спиральным зу-

бом, а цилиндрические - с прямым, косым или шевронным.

Дифференциал представляет собой планетарный механизм, предна-

значенный для распределения вращающего момента между ведущими полу-

осями трактора или автомобиля и обеспечения вращения ведущих колес с

различной частотой при движении по кривой или неровностям пути. На по-

вороте, неровном пути ведущие колеса совершают движение по дугам разной

длины. Если бы оба колеса были расположены на общем валу, то их движе-

ние сопровождалось бы скольжением, износом шин и поломками. Поэтому

ведущие колеса устанавливают на отдельных валах - полуосях, соединенных

дифференциалом.

Принцип действия дифференциала рассмотрим по схеме, изображен-

ной на рисунке 7.8, а. Шестерни - сателлит 7 (рисунок 7.8, а) находится в за-

цеплении с рейками 6 и 8 (в реальной конструкции это шестерни 6 и 8). К оси

10 шестерни 7 приложена сила Р, стремящаяся переместить эту шестерню

вверх.

Если сопротивление реек 6 и 8 перемещению силой Р одинаково, то на

их зубья действуют равные силы Р/2 и рейки движутся вверх как единое це-

лое с шестерней 7. Однако когда сопротивление движению одной из реек,

например рейки 6, будет большим, чем рейки 8, шестерня 7 начинает вра-

щаться вокруг своей оси и, перекатываясь по рейке 6, двигать рейку 8 вверх

быстрее. При этом скорость движения рейки 8 увеличивается настолько, на-

сколько уменьшается скорость движения рейки 6. Если сопротивление дви-

жению рейки 6 повысить так, что она остановился, то шестерня 7, перекаты-

ваясь по ней, увлечет за собой рейку 8 вверх, причем скорость движения рей-

ки 8 будет в 2 раза больше скорости движения оси 10.

Рисунок 7.8 Схема дифференциала и механизма его блокировки:

а - схема работы дифференциала; б - схема дифференциала с механизмом блокировки; 1 -

корпус; 2 - кулачок на корпусе дифференциала; 3 - вилка включения механизма блокиров-

ки дифференциала; 4 - подвижная кулачковая муфта; 5, 9 - полуоси; 6, 8 - шестерни полу-

осей; 7 - сателлит; 10 - ось сателлита; 11 - ведомая коническая шестерня главной передачи.

Теперь рассмотрим реальную схему дифференциала (рисунок 7.8, б). В

приливах корпуса 1 на оси 10 свободно установлена шестерня сателлит 7.

Отверстия боковых приливов корпуса служат опорами полуосей 5 и 9 с укре-

пленными на них коническими полуосевыми шестернями 6 и 8, находящими-

ся в зацеплении с сателлитом 7. Вращение к корпусу 1 дифференциала пере-

дается от ведомой шестерни 11 главной передачи. Если у полуосей 9 и 5 со-

противление вращению одинаково, то сателлит 7, заклиненный шестернями 6

и 8, неподвижен на оси 10 и вся система вращается как единое целое.

Если сопротивление вращению одной полуоси, например полуоси 9,

будет больше, чем сопротивление полуоси 5, то сателлит 7, проворачиваясь

на своей оси, замедлит вращение шестерни 8 я ускорит вращение шестерни 6,

подобно тому как это было в примере с движением шестерни 7 и реек 6 и 8

(см. рисунок 7.8, а).

Изменение дифференциалом частот вращения полуосей при колебани-

ях сопротивлений на колесах понижает проходимость трактора на увлажнен-

ной или рыхлой почве. В тяжелых почвенных условиях для повышения сцеп-

ных качеств колес дифференциал лучше выключить. Для этой цели на трак-

торах предусмотрены механизмы блокировки дифференциала, весьма разно-

образные по конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала по способу включения делят

на принудительные, автоматические и самоблокирующиеся, а по типу приво-

да - на механические и гидравлические.

Принудительная (механическая) блокировка дифференциала возникает

при сцеплении подвижной кулачковой муфты 4 (см. рисунок 7.8, б), установ-

ленной на шлицах полуоси 5 трактора, с кулачками 2 на корпусе 1 диффе-

ренциала. В этом случае частоты вращения корпуса 7 дифференциала и по-

луоси 5 будут одинаковые, т. е. дифференциал будет заблокирован.

Механизм блокировки включают педалью (или рукояткой), а выключа-

ется он оттяжной пружиной, когда действие усилия, приложенного водите-

лем, прекращается.

Автоматическая блокировка дифференциала позволяет водителю не за-

трачивать каких-либо усилий - процесс включения и выключения механизма

происходит автоматически. Автоматическая блокировка дифференциала

применяется на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150К и др.

Конечные передачи представляют собой одно - или двухступенчатый

редуктор с большим передаточным числом зубчатых передач. Шестерни ко-

нечных передач располагаются в корпусе заднего моста трактора (см. рису-

нок 7.1, б и в).

7.7 Трансмиссия полноприводных машин

Для полного использования сцепного веса колесного трактора (автомо-

биля) на некоторых моделях дополнительно к заднему мосту устанавливают

передний управляемый и ведущий мост. Применение такого моста повышает

производительность и эффективность работы трактора (автомобиля) в усло-

виях плохого сцепления колес с грунтом, способствует снижению расхода

топлива, буксования и разрушения почвенной структуры.

Для соединения коробки передач с передним и задним мостом устанав-

ливают раздаточную коробку, от которой вращающий момент передается че-

рез карданные валы на передний и задний мост трактора или автомобиля.

Раздаточные коробки применены на тракторах МТЗ-82, ЛТЗ-55АМ, К-701,

Т-150К, а также на автомобилях ГАЗ-66, ЗИЛ-131, УАЗ-469 и др. Раздаточ-

ную коробку крепят к корпусу коробки передач, Внутри корпуса размещают

валы с шестернями и зубчатыми муфтами.

Раздаточная коробка предназначена для распределения вращающего

момента двигателя между ведущими мостами тракторов и автомобилей вы-

сокой проходимости. Она может также выполнять функцию дополнительной

коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии.

Включение и выключение раздаточной коробки при переднем ходе

трактора МТЗ-82 и повышенном буксовании задних колес происходит авто-

матически благодаря муфте свободного хода. Устройство раздаточной ко-

робки позволяет принудительно включать передний ведущий мост как при

заднем, так и при переднем ходе трактора, а также отключать передний мост,

например, на транспортных работах при движении по дороге с твердым по-

крытием, когда использование переднего моста нецелесообразно.

7.8 Элементы трансмиссии, позволяющие улучшить эксплуатаци-

онные качества тракторов и автомобилей

С целью получения наиболее высокой производительности МТА соз-

даны многоступенчатые коробки передач с широким диапазоном скоростей.

Число передач (ступеней) тракторных коробок передач составляет 5...32, а

диапазон основных скоростей движения переднего хода - 0,5...10 м/с и выше.

Чем больше число передач, тем шире возможность выбрать скорость, соот-

ветствующую оптимальной загрузке двигателя, а значит, высокой произво-

дительности и экономичному расходу топлива.

В некоторых отечественных (Т-150, Т-150К, К-701, МТЗ-100, ЛТЗ-155

и др.) и зарубежных тракторах используют трансмиссии с переключением

без разрыва потока мощности. Переключение передач с шестернями посто-

янного зацепления на ходу трактора осуществляется фрикционными муфта-

ми, управляемыми от гидравлической системы. Это повышает производи-

тельность агрегата от 6 до 20 %, снижает расход топлива и облегчает труд

водителя.

В связи с тем, что ступенчатые передачи не позволяют на любых на-

грузочных режимах работы полностью загрузить двигатель и тем самым

обеспечить оптимальные условия его работы, в отечественном и зарубежном

машиностроении стали применять бесступенчатые трансмиссии.

Рассмотрим бесступенчатые трансмиссии, широко применяемые в

тракторостроении.

Электромеханическая трансмиссия (рисунок 7.9, а) состоит из электри-

ческой и механической передач. Энергия двигателя 1 внутреннего сгорания

приводит в действие генератор 2. Вырабатываемая им энергия по силовым

проводам 3 передается к тяговому двигателю 4, а затем через карданную пе-

редачу 5 к заднему мосту 6 и ведущим звездочкам 7. Такая трансмиссия при-

менена в тракторе ДЭТ-250 и автомобилях БелАЗ. Она позволяет плавно пе-

редавать энергию, но имеет относительно низкий КПД, большую массу и вы-

сокую стоимость.

Гидрообъемная трансмиссия (рисунок 7.9, б) состоит из двигателя 1

внутреннего сгорания, гидронасоса 2, трубопроводов 3, гидромоторов 4 и ве-

дущих колес 5. Насос, приводимый в движение двигателем внутреннего сго-

рания, подает по трубопроводам жидкость к гидромоторам, энергия которой

приводит во вращение ведущие колеса трактора.

Преимущества гидрообъемных передач

- бесступенчатость ре-

гулирования, дистанционность передачи энергии. По мере повышения КПД

гидрообъемных передач масштабы их применения для рабочих органов сель-

скохозяйственных машин будут возрастать.

Рисунок 7.9 Схемы трансмиссий различных типов:

а - электромеханической трактора ДЭТ-250: 1 - двигатель; 2 - электромеханический гене-

ратор; 3 - силовые кабели; 4 - тяговый электродвигатель; 5 - карданная муфта; 6 - задний

мост; 7 - ведущая звездочка;

б - гидрообъемной: 1 - двигатель; 2 - гидронасос; 5 - трубопровод; 4 - гидромотор; 5 - ве-

дущее колесо

Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидравлической и механи-

ческой передач (рисунок 7.10). Бесступенчатость преобразования (трансфор-

мации) вращающего момента в ней обеспечивается гидротрансформатором, а

дальнейшее увеличение момента - ступенчатой передачей.

Гидротрансформатор включает в себя: насосное колесо Н, при-

водящееся во вращение от коленчатого вала 3 двигателя; турбинное колесо Т,

жестко связанное с первичным валом 2 коробки передач; колесо реактора Р,

соединенное через муфту 1 свободного хода с втулкой корпуса гидротранс-

форматора. Все три колеса, имеющие профилированные лопасти, помещены

в общем кожухе и образуют замкнутый кольцевой объем, заполненный жид-

костью (веретенным маслом) и называемый кругом циркуляции.

Рисунок 7.10 Схема гидромеханической трансмиссии:

а - гидротрансформатор: Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; Р - реактор; 1 - муфта

свободного хода; 2 - первичный вал коробки передач; 3 - коленчатый вал двигателя; б -

кинематическая схема ступенчатой механической коробки: 1, 2, 3, 4, 5 - подвижные шес-

терни; 6, 7 - неподвижные шестерни

Насосное колесо преобразует подведенную к нему механическую энер-

гию двигателя в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости. Рабочая

жидкость, отбрасываемая лопастями насосного колеса, воздействует на лопа-

сти расположенного рядом турбинного колеса и приводит его во вращение.

Потоки рабочей жидкости, сходящие с лопастей турбинного колеса, прохо-

дят через лопасти колеса реактора. Последние разворачивают струи рабочей

жидкости таким образом, чтобы обеспечить им оптимальное направление

при входе в насосное колесо. Затем цикл повторяется.

Бесступенчатые передачи позволяют более гибко маневрировать ско-

ростью движения, полностью исключают потери времени на переключение

передач, улучшают разгонные качества агрегата и т. д. Все это позволяет по-

высить производительность и снизить расход топлива МТА.

Следовательно, можно сделать вывод о перспективности применения

на тракторах не только трансмиссий с переключением передач на ходу, но и

прогрессивных бесступенчатых передач.

ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Учебное пособие (2011 год) - часть 2