Силовая передача автомобилей и тракторов

Практическая работа 13

1. Тема: Ознакомление с устройством механизмов силовой передачи автомобилей и тракторов.

2. Цель работы: Ознакомление с устройством механизмов силовой передачи, расположением и креплением их на автомобиле и гусеничном тракторе.

3. Конструкция элементов:

3.1. Сцепление

На автомобили и тракторы, применяемые в строительстве, устанавливают, как правило, постоянно замкнутые дисковые сцепления, рассмотрим конструкцию и принцип действия сцепления автомобиля ЗИЛ-130.

Сцепление — однодисковое, сухое, постоянно замкнутое. Оно состоит из ведущих и ведомых частей, нажимного механизма, механизма включения, механизма управления гасителя крутильных колебаний Механизмы сцепления смонтированы на маховике и первичном валу коробки передач и закрыты чугунным картером, который крепится к блоккартеру двигателя. Ведущими частями сцепления являются маховик, стальной кожух и чугунный ведущий диск. Кожух закреплен на маховике коленчатого вала восемью центрирующими болтами. Ведущий диск с помощью четырех пар пружинных пластин соединен с кожухом.

Один конец пластин крепят к кожуху с помощью заклепок, а другой — с помощью втулок и болтов к ведущему писку. Пластины обеспечивают передачу крутящего момента от кожуха на ведущий диск и перемещение диска относительно кожуха в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомые части сцепления — стальной ведомый диск и первичный вал коробки передач. Ведомый диск с фрикционными накладками соединен со ступицей восемью демпферными пружинами. Ступица установлена на шлицах вала и перемещается по ним в продольном направлении. Вал одновременно является валом сцепления. Передний конец вала закреплен в шариковом подшипнике, а задний конец — в шариковом подшипнике коробки передач. Нажимный механизм состоит из пружин, установленных между кожухом и ведущим диском. Между пружинами и ведущим диском установлены теплоизоляционные кольца, которые предохраняют пружины от нагревания.

Механизм выключения состоит из четырех выжимных рычагов и муфты выключения с упорным шарикоподшипником. Рычаги соединены осями с ушками ведущего диска и вилками через игольчатые подшипники. Вилки укреплены в кожухе гайками со сферическими поверхностями. Гайки, в свою очередь, прижаты к кожуху специальными упругими пластинами, которые закреплены на кожухе болтами. Благодаря упругости пластин и сферической поверхности гаек вилки могут качаться в своих гнездах в кожухе при включении и выключении сцепления.

Муфта установлена на направляющей части крышки подшипника вала. На муфту напрессован упорный шарикоподшипник. Перемещение муфты с шарикоподшипником осуществляется вилкой выключения, к которой муфта прижата пружиной.

Механизм управления сцеплением состоит из педали, закрепленной на оси, рычагов, тяги и вилки. Ось установлена во втулке кронштейна, который прикреплен к раме автомобиля. На внутреннем конце оси закреплен рычаг, соединенный с тягой. Тяга проходит свободно через отверстие в рычаг и фиксируется в определенном положении сферической гайкой и пружиной. Рычаг соединен с осью вилки.

Гаситель крутильных колебаний расположен на ведомом диске. Он предназначен для гашения крутильных колебаний в трансмиссии и более плавного включения сцепления.

Гаситель состоит из двух металлических дисков, прицепленных заклепками к ступице ведомого диска, и восьми пружин. Пружины размещены в сжатом состоянии в прямоугольных окнах дисков. При возникновении крутильных колебаний ведомый диск, не связанный жестко со ступицей, поворачивается на некоторый угол относительно дисков и сжимает пружины, что создает между ними трение. За счет трения происходит гашение крутильных колебаний.

Принцип действия сцепления следующий: при нажатии на педаль ось поворачивается во втулке кронштейна и перемещает рычаг назад. Рычаг через тягу и рычаг поворачивает ось вилки, которая нажимает на выступ муфты. Муфта вместе с подшипником перемещается в. сторону маховика и воздействует на выжимание рычага, которые, поворачиваясь на осях, отводят назад ведущий диск, и сцепление выключается.

При снятии усилия с педали пружина возвращает ее в исходное положение, а пружина перемещает муфту назад. При этом пружины прижимают ведущий дюж; к ведомому диску обеспечивая включение сцепления. Для смазки подшипников предусмотрена масленка.

На автомобилях МАЗ, КрАЗ и КамАЗ устанавливают двухдисковое сцепление с периферийными нажимными пружинами.

На тракторе МТЗ-80 устанавливают однодисковое сухое, постоянно замкнутое сцепление с пружинным нажимным механизмом, на тракторах ДГ-75 и Т-130 — двухдисковое, сухое, постоянно замкнутое сцепление с пружинным нажимным механизмом. На тракторе ДЭТ-250 устанавливают сухое однодисковое непостоянно замкнутое сцепление с рычажным нажимным механизмом.

3.2. Коробка переключения передач

Коробка передач автомобиля и трактора предназначена для изменения крут момента по величине и направлению на ведущих колесах или ведущих звездочках и для двигательного разъединения двигателя от трансмиссии во время остановки автомобиля (трактора) или при его движении по инерции.

Коробки передач по принципу действия разделяют на ступенчатые и бесступенчатые. Ступенчатые коробки передач состоят из набора шестерен с различным количеством зубьев, расположенных на валах и установленных в картере коробки. В этих коробках изменение передаваемого ведущим колесам, осуществляется переключением сцепляющихся шестерен. Бесступенчатые коробки передач в отличие от ступенчатых позволяют в определенном интервале непрерывно автоматически изменять крутящий момент в зависимости от сопротивления движению автомобиля или трактора. Бесступенчатые коробки передач из-за сложности конструкции и низкого КПД не получили широкого применения на грузовых автомобилях и тракторах, поэтому эти коробки передач рассматриваться не будут.

Ступенчатые коробки передач, устанавливаемые на автомобилях и тракторах, должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать необходимое число ступеней с рационально подобранными передаточными числами; иметь высокий КПД; иметь минимальные размеры и массу; быть удобными и легкими в управлении, простыми и доступными в обслуживании; обеспечивать бесшумность в работе.

Ступенчатые коробки передач в зависимости от числа валов подразделяют на двух-(не считая валика заднего хода), трехи четырехвальные.

Двухвальные коробки передач на современных автомобилях и тракторах не применяют, поэтому они рассматриваться не будут.

Трехвальные коробки передач разделяют по числу передач или ступеней на трех-, четырехи пятиступенчатые, а по числу подвижных кареток (шестерен или зубчатых муфт), осуществляющих включение или переключение отдельных передач, — на двух-, трех" И четырехходовые. Трехвальные коробки передач выполняют как с прямой передачей, так и без нее.

Трехвальные коробки с прямой передачей компактны, их устанавливают на автомобили, на ряд тракторов (МТЗ-80, МТЗ-82 и др.). Трехвальные коробки без прямой передачи и четырехвальные применяют только для тракторов.

Условия работы автомобильных и тракторных коробок передач различны. На автомобиле переключение передач осуществляется на ходу, а на большинстве тракторов (за исключением скоростных) — при остановке трактора. Поэтому автомобильные коробки оборудованы специальным приспособлением — синхронизатором, который обеспечивает безударное и бесшумное включение шестерен при их вращении. Автомобильные коробки в отличие от тракторных более компактны и имеют меньшие размеры и массу, так как передают меньший крутящий момент.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия коробки передач автомобиля ГАЗ-53.

Коробка передач автомобиля ГАЗ-53 трехвальная, трехходовая, четырехступенчатая, имеет четыре передачи вперед и одну заднего хода. Четвертая передача прямая, оборудованная Синхронизатором для включения третьей и четвертой передач. Коробка передач состоит из чугунного картера, крышки, первичного вала с подшипниками и шестерней, вторичного вала с подшипниками, шестернями и синхронизатором, промежуточного вала с подшипниками и шестернями, оси с блоком шестерен заднего хода и механизма переключения передач. Картер прикреплен к картеру сцепления болтами.

Первичный вал установлен на двух шариковых подшипниках, из которых передний расположен в выточке коленчатого вала, а задний — в передней стенке картера. Вал изготовлен заодно с шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

Вторичный вал установлен на двух подшипниках на роликовом, расположенном в выточке первичного вала, и шариковом, размещенном в задней стенке картера. На переднем конце вала установлен синхронизатор. На средней части вала свободно установлены шестерни второй и третей передач, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала, и шестерня первой передачи и заднего хода, перемещающаяся по шлицам вала. На заднем конце вала размещены привод к спидометру и фланец карданного вала.

Синхронизатор состоит из ступицы, неподвижно закрепленной на валу, зубчатой муфты, перемещающейся по зубчатой поверхности ступицы, бронзовых блокирующих сухарей, двух блокирующих колец и пружин.

Ступица имеет три паза для сухарей, которые установлены в пазы ступицы и прижимаются пружинами к кольцевым выточкам на внутренней поверхности муфты. Каждое кольцо имеет три паза для сухарей, внутреннюю коническую поверхность и зубчатый венец. Шестерни имеют наружные конусные поверхности и зубчатые венцы. Кольца устанавливают с двух сторон муфты.

Принцип действия синхронизатора следующий. При нейтральном положении синхронизатора его муфта и кольца не включены. Для включения четвертой передачи следует вилкой переместить муфту по ступице в сторону шестерни. При этом сухари, прижатые пружинами к муфте, воздействуют на кольцо и прижимают его к конусной поверхности шестерни. Вследствие разности частоты вращения валов между коническими поверхностями кольца и шестерни возникает трение.

За счет трения шестерня повернет кольцо относительно муфты на величину зазора, образованного сухарями в пазах кольца. При этом торцовые скосы зубьев кольца не позволяют зубьям муфты войти в зацепление с зубчатым венцом шестерня и муфта еще сильнее прижмет конусную поверхность кольца к конусной поверхности шестерни. В результате этого скорости вращения шестерни и муфты уравняются, сопротивление перемещению муфты уменьшается, и она войдет в зацепление с венцом шестерни, т. е. произойдет включение четвертой передачи.

Аналогично происходит включение шестерни, т. е. третьей передачи.

Промежуточный вал установлен на двух подшипниках — роликовом, расположенном в средней стенке картера, и шариковом, установленном в задней стенке картера. Вал изготовляй заодно с шестернями.

Механизм переключения передач предназначен для обеспечения включения шестерен на полную длину зуба и для исключения одновременного включения двух или нескольких передач и самовыключения передачи при работе автомобиля.

Вилки жестко закреплены в ползунах. Нижний конец каждой вилки входит в кольцевую проточку шестерни или муфты синхронизатора. Рычаг установлен в сферическом гнезде крышки и прижимается к нему пружиной. Сферическое гнездо защищено от пыли колпаком. Нижний конец рычага входит в пазы вилок. Рычаг может качаться как в поперечной, так и в продольной плоскостях. При качании рычага в поперечной плоскости его нижний конец вводится в соответствующий паз вилок. Качание рычага в продольной плоскости вызывает перемещение ползуна с вилкой, вследствие чего вилка передвигает шестерню или муфту синхронизатора, включая одну из передач.

Ползуны с вилками удерживаются от самопроизвольного перемещения фиксаторами, каждый из которых состоит из шарика с пружиной. Шарики фиксаторов входят в углубления ползунов. На ползунах первой и второй, третьей и четвертой передач имеется по три углубления (две передачи и нейтральное положение), а на ползуне заднего хода — два углубления. Для предупреждения одновременного включения нескольких ползунов служит замок. Он состоит из двух штифтов, расположенных, в горизонтальной канавке крышки между ползунами, и пальца, установленного свободно в отверстие среднего штифта. При перемещении среднего ползуна штифты раздвигаются и входят в углубление крайних ползунов и запирают их. Если перемещается один из крайних ползунов, то соответствующий штифт входит в углубление среднего ползуна и с помощью пальца передвигает второй штифт и запирает противоположный крайний ползун.

В механизме переключения передач предусмотрен специальный замок для исключения случайного включения заднего входа при переключении передач. Он состоит из штифта с пружиной, установленного в рычаге ползуна заднего хода и первой передачи. Валы и шестерни коробки передач смазываются маслом, заливаемым в картер через отверстие, расположенное с левой стороны картера. Отработанное масло сливается через отверстие вниз картера. Оба отверстия закрываются пробками.

Принцип действия коробки передач следующий: для включения первой передачи шестерня перемещается ползуном и вилкой назад по шлицам вторичного вала до зацепления с шестерней промежуточного вала. Крутящий момент от первичного вала к вторичному передается через шестерни. .

Включение второй передачи осуществляется перемещением шестерни ползуном и вилкой вперед по шлицам вторичного вала до полного зацепления с наружным зубчатым венцом свободно сидящей шестерни. Крутящий момент от первичного вала к вторичному передается через шестерни. Третья передача включается перемещением муфты синхронизатора ползуном и вилкой назад до зацепления с наружным зубчатым венцом свободно сидящей шестерни. Крутящий момент от первичного вала к вторичному передается через шестерни и механизм синхронизатора.

Четвертая передача (прямая) включается перемещением муфты синхронизатора ползуном и вилкой вперед до зацепления с наружным зубчатым венцом шестерни первичного вала. Крутящий момент от первичного вала передается непосредственно вторичному валу.

Включение заднего хода осуществляется перемещением блока шестерен заднего хода ползуном и вилкой вперед. При этом шестерня входит в зацепление с шестерней промежуточного вала, а шестерня — с шестерней вторичного вала. Крутящий момент от первичного вала к вторичному передается через шестерни.

На автомобилях ЗИЛ, МАЗ и КрАЗ, применяемых в строительстве, устанавливают трехвальную, трехходовую, пятиступенчатую коробку передач с пятью передачами вперед и одной назад. На автомобилях КамАЗ, работающих без прицепа, устанавливают трехходовую пятиступенчатую коробку передач, а на автомоблилях-тягачах КамАЗ — десятиступенчатую коробку передач, состоящую из основной пятиступенчатой коробки и делителя передач. Делитель позволяет вдвое увеличивать число передач.

На тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 устанавливают трехвальную четырехходовую девятиступенчатую коробку передач с девятью передачами вперед и двумя назад, а на тракторе Т-180 — трехвальную четырехходовую пятиступенчатую коробку передач с пятью передачами вперед и двумя назад. На тракторе К-701 устанавливают составную коробку передач с продольными валами и шестернями постоянного зацепления, которая обеспечивает получение шестнадцати передач вперед и восьми передач назад.

3.3. Дифференциал

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими Полуосями и обеспечения вращения с различными угловыми скоростями ведущих колес автомобиля или трактора при движении их на поворотах и по неровной дороге.

Дифференциалы по конструкции подразделяют на шесте^нчатые с коническими и цилиндрическими шестернями, кулачковые и червячные. По принципу действия дифференциалы бывают простые (без блокировки), с принудительной блокировкой и самоблокировкой. Дифференциалы с самоблокировкой могут быть повышенного трения и с механизмом свободного хода без учета трения. Шестеренчатые дифференциалы относятся к простым, кулачковые и червячные — к самоблокирующимся дифференциалам повышенного трения. Дифференциалы выполняются как симметричные, так и несимметричные.

Симметричные дифференциалы распределяют крутящий момент между полуосями поровну, а несимметричные — по ведущим мостам автомобиля в заданном отношении. На автомобилях и тракторах наибольшее распространение получили конические симметричные дифференциалы. Они располагаются у автомобилей за главной передачей между полуосями, а у тракторов — между главной и конечной передачами Дифференциал состойгг из коробки, в которой закреплена неподвижно ось, двух полуосевых шестерен и сателлита. Сателлит свободно установлен на ось и находится в постоянном зацеплении с шестернями. Шестерни жестко закреплены на полуосях, которые свободно проходят через отверстия в коробке. К коробке болтами крепят ведомую шестерню главной передачи.

Принцип действия дифференциала следующий: ври прямолинейном движении автомобиля или трактора в одинаковом сопротивлении вращению ведущих колес дифференциал распределяет крутящий момент через коробку и сателлит поровну между шестернями. При этом все детали дифференциала вращаются как одно целое вокруг балки ведущего моста (сателлит не вращается вокруг своей оси, а выполняет роль клина).

Во время движения автомобиля (трактора) на поворотах, например влево, левая полуось вращается медленнее, чем правая полуось, так как левое колесо проходит меньший путь; при этом сателлит, поворачиваясь вокруг оси, замедлит вращение шестерни и ускорит вращение шестерни.

Наличие дифференциала в трансмиссии автомобиля (трактора) в отдельных случаях оказывает отрицательное влияние на его проходимость. Если, например, при движении машины одно ведущее колесо перемещается по твердому грунту, а другое — по мягкому (песок), то колесо, находящееся на мягком грунте, буксует, а колесо, расположенное на твердом грунте, из-за наличия дифференциала останавливается и машина перемещаться не сможет. Поэтому в отдельных случаях необходимо выключать дифференциал. Для этой цели на ряде тракторов и автомобилей предусмотрены специальные устройства, выключающие механизмы блокировки. При нажиме на педаль или повороте рычага, рас" положенных в кабине воднпеля, тяШ поворачивает втулку, которая перемещает муфту по шлицам полуоси до сцепления кулачков муфты с кулачками на коробке дифференциала, после чего действие дифференциала прекращаетсяМеханизм блокировки выключается с помощью оттяжной пружины.

3.4. Конструкция карданных передач

Карданные передачи состоят из карданных шарниров, карданных валов промежуточных опор.

Карданные шарниры по конструкции разделяют на жесткие (с жестким элементом) и мягкие (с упругим элементом).

Жесткие карданные шарниры по кинематике делятся на карданные шарниры неравной и равной угловой скорости.

Карданные шарниры неравных угловых скоростей обеспечивают передачу крутящего момента под углом 20—25°. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из двух вилок, закрепленных на валах, и крестовины с четырьмя шипами. Шипы крестовины соединяют вилки так, что угол между валами изменяется как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Каждый шип крестовины вращается в игольчатом подшипнике, собранном в стакане, который установлен в вилке. Внутри крестовины просверлены два канала, по которым масло поступает к подшипникам. Вытеканию масла из подшипников препятствует резиновый или пробковый сальник, расположенный между подшипниками и крестовиной. Чтобы предохранить сальники подшипников от повреждения, в центре крестовины установлен предохранительный клапан. Подшипники в отверстиях вилок закрепляют пластинами и крышками. Такие карданные шарниры при больших углах наклона валов (30—32°) не обеспечивают равномерного вращения ведомого вала. Поэтому на автомобилях и тракторах для привода передних ведущих колес применяют карданные шарниры равных угловых скоростей, которые обеспечивают вращение ведущей и ведомой полуосей с одинаковой угловой скоростью.

Карданный шарнир равных угловых скоростей состоит из двух вилок и" изготовленных заодно с полуосями, центрирующего шарика и четырех ведущих шариков, расположенных в фасонных канавках вилок. Шарик фиксируется в определенном положении пальцем, входящим в отверстие шаржа и вилки. Палец удерживается от смещений штифтом. Канавки в вилках и сделаны так, что при наклоне вилок шарики располагаются в плоскости, делящей угол между полуосями пополам. Этим достигается равенство скоростей вращения полуосей.

Мягкие карданные шарниры обеспечивают передачу крутящего момента под углом не более 6°. Они состоят из двух вилок, соединенных диском из прорезиненной ткани, и применяются, как правило, у тракторов для соединения сцепления с коробкой передач.

Карданный вал изготовляется в виде тонкостенной стальной трубы, к концам которой с одной стороны приварена вилка шарнира, а с другой — наконечник со шлицами. Наконечник со шлицами входит в шлицевую втулку вала, образуя скользящее соединение, которое позволяет изменять длину карданного вала. Карданный шарнир со шлицевым соединением называют универсальным. Промежуточную опору применяют для устранения вибраций, возникающих в длинных валах.

Она представляет собой д) езинову1р подушку, в отверстии которое установлен шарикоподшипник. Резиновая подушка жестко закреплена на раме.

В грузовых современных автомобилях применяют двойные карданные передачи с жесткими карданными шарнирами на игольчатых подшипниках. Карданная передача автомобиля ЗИЛ" 130 состоит из основного и промежуточного карданных валов, промежуточной опоры и трех жестких карданных шарниров неравной угловой скорости — переднего, среднего (универсального) и заднего, соединяющих вал с вторичным валом коробки передач, валы между собой и вал с главной передачей.

Карданные валы изготовлены из стальных тонкостенных труб. К обоим конца вала приварены вилки карданных шарниров. Передний конец вала имеет вилку, а задний — шлицевую втулку, соединенную со скользящей вилкой среднего карданного шарнира.

Шлицевая втулка вместе со скользящей вилкой карданного шарнира образуют скользящее шлицевое соединение, которое позволяет изменять длину валаШлицевое соединение имеет полость для заполнения смазкой, оно уплотнено от вытекания смазки и загрязнения заглушкой и сальником.

Промежуточная опора состоит из шарикоподшипника, который установлен в резиновой подушке. Подшипник смазывают через угловую масленку. Для удержания смазки и предохранения от загрязнения подшипники имеют резиновые сальники. Аналогичные по конструкции карданные передачи применяются на грузовых автомобилях ГАЗ-53А и КрАЗ. Карданные передачи автомобилей МАЗ состоят из карданного вала и двух шарниров без промежуточной опоры, а карданная передача автомобилей КамАЗ выполнена из двух одинаковых по конструкции карданных валов.

Карданная передача трактора МТЗ-82 состоит из двух карданных валов с промежуточными опорами, а карданная передача трактора Т-150 выполнена из двух карданных валов и четырех шарниров.

4. Вывод:

В практической работе я ознакомился с устройством механизмов силовой передачи, расположением и креплением их на автомобиле и гусеничном тракторе.