Трактор гусеничный сельскохозяйственный на базе ВТ-100

Модернизация гидравлической подвески трактора гусеничного сельскохозяйственного на базе ВТ-100

Введение

Данный дипломный проект на тему: «Трактор гусеничный сельскохозяйственный на базе ВТ-100». Спецвопрос: «Гидравлический амортизатор» состоит из 4-х разделов: конструкторский, улучшение условий труда и ТБ, технологический, экономический и включает в себя страниц.

В конструкторском разделе идет описание разработанного гидравлического амортизатора. В этом разделе представлен расчет амортизатора, посчитана площадь проходного отверстия, расчет и построение тяговой характеристики трактора, а так же произведены некоторые проверочные расчеты основных узлов трактора.

В разделе техники безопасности и охраны окружающей среды производится описание мероприятий, способствующих улучшению условий труда механизаторов, пожарной безопасности и инструктажей по технике безопасности.

В технологическом разделе осуществляется описание узла и назначение детали, анализ технологичности конструкции, расчет сборочной размерной цепи, выбор вида заготовки, технологических баз и методов обработки детали.

В экономическом разделе идет сравнение результатов расчетов по трем вариантам производств и выбирается наименее затратный.

Ключевые слова дипломного проекта: трактор, подвеска, гидроамортизатор, расчет.

Тракторостроение является одной из основных составляющих агропромышленного комплекса России, обеспечивая сельское хозяйство мобильной энергетикой.

Потребности сельского хозяйства России в тракторах весьма велики. Всего в парке необходимо иметь около 2,5 млн. различных тракторов, из них 30…35% должны составлять гусеничные тракторы тягового класса 3…4, которые выпускаются в основном ОАО «Волгоградский тракторный завод» .

В настоящее время потребности сельского хозяйства России в тракторах удовлетворяется не полностью. Например, общее их количество не превышает 1,2 млн., гусеничных — 400 тысяч. Поэтому основной задачей отрасли тракторостроения является наращивание производства тракторов при наличии на них платежеспособного потребительского спроса.

Не менее важной задачей является повышение технического уровня тракторов, чтобы они наиболее полно отвечали современным требованиям агротехнологий и другим запросам потребителей.

В качестве основных направлений развития тракторостроения на современном этапе можно назвать следующие:

1. Повышение единичной мощности тракторов, что обеспечивает повышение их производительности, а это особенно важно в нынешних условиях сокращения численности механизаторских кадров на селе. Например, если мощность основного трактора ОАО «ВгТЗ» 20 лет назад была равной 80 л.с. (ДТ-75В), то сейчас выпускаемый трактор ВТ-100Д имеет мощность 120 л.с. Ведутся работы над тракторами мощностью 150 л.с. (ВТ-150) и даже 175…200 л.с. (ВТ-175). Колесный трактор К-744 Петербургского тракторного завода имеет мощность 350 л.с.

2. Одновременно с увеличением мощности имеется тенденция повышения тяговых возможностей тракторов. Так, если ДТ-75 В мог работать с ВТ-175 до 5 тонн.

3. Расширение возможности агрегатирования с современными широкозахватными, комбинированными, приводными машинами и орудиями за счет:

— повышения навесоспособности;

— увеличения грузоподъемности заднего навесного устройства, установки переднего навесного устройства;

— применения двухскоростного (540 и 1000 об/мин) и даже четырехскоростного (540, 750, 1000 и 1400 об/мин) вала отбора мощности (ВОМ);

— установки переднего ВОМ;

— расширения скоростного ряда, увеличения числа передач.

4. Повышение топливной-экономичности.

5. Применение прогрессивных трансмиссий (с переключением передач под нагрузкой, бесступенчатых).

6. Улучшение условий труда тракториста (кондиционер, отопитель, подрессоривание сидения и кабины, шумовибротеплоизоляция, хорошие обзорность и освещенность и др.).

7. Снижение вредного воздействия ходовых систем тракторов на почву.

8. Увеличение плавности хода, снижение вибраций.

Вопросам увеличения плавности хода в последнее время уделяется особое внимание.

В подвеске гусеничного трактора устанавливаем гидроамортизатор, который служит для гашения колебаний подрессоренной части трактора, а так же частичного гашения ударов со стороны ходовой системы на остов. Гидроамортизатор повышает плавность движения трактора, а значит, улучшает условия работы тракториста и трактора.

1. Конструкторская часть

1.1 Описание известных конструкций

1.1.1 Базовый трактор ВТ-100Д Гусеничный трактор ВТ-100 является сельскохозяйственным трактором общего назначения класса 3−4.

Трактор предназначен для выполнения основных сельскохозяйственных работ в агрегате с навесными, полунавесными и прицепными машинами и орудиями с пассивными и активными использоваться также на дорожностроительных, мелиоративных и транспортных работах. Трактор ВТ-100 выполнен по обычной для сельскохозяйственных тракторов схеме: с передним расположением двигателя, симметричной кабиной с выходом из неё на обе стороны и задним расположением топливного бака.

На тракторе применён четырёхцилиндровый, четырёхтактный дизель постоянной мощности (в диапазоне 1400−1750 об/мин) с регулировкой эксплуатационной мощности на два режима: 120 л.с. — для работы в тяговом режиме и 145 л. с. — для работы с приводом от вала отбора мощности. Двигатель оборудован турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

Трансмиссия — механическая, с принудительной системой смазки. Пятиступенчатая коробка передач имеет шестерни постоянного зацепления.

Трактор оборудован пневмосистемой сервирования управления главной муфтой сцепления и механизмом поворота, а также для управления тормозами прицепов.

В ходовой системе трактора предусмотрена установка гидроамортизатора, применены гусеницы с пальцами диаметром 25 мм, гидронатяжитель гусениц и высокой надежности торцевые уплотнения. По заказу потребителя трактор может комплектоваться с резинометаллическими шарнирами или гусеницей с асфальтоходными накладками. Трактор оснащен системой автоматической зашиты двигателя (САЗД), которая обеспечивает системе смазки и др.), а также быстросоединяемым устройством (БСУ), для соединения с навесными машинами и орудиями.

Оригинальное дизайнерское решение имеют кабина и верхнее строение трактора в целом. Капот каркасно-панельной конструкции и состоит из двух частей шарнирно связанных между собой. Откидывание всего капота, обеспечивает максимальную доступность к элементам дизеля, а откидывание передней части относительно задней — к радиаторам системы охлаждения.

Герметизированная двухместная кабина каркасного типа имеет оптимальную площадь остекления и обзорность, надёжно защищает водителя от неблагоприятных погодных условий.

Кабина оборудована отопителем калориферного типа, солнцезащитной шторой, зеркалами заднего вида и др. В крышу встроен водоиспарительный воздухоохладитель с регулируемым распределением воздуха в кабине и высокой степенью его отчистки.

Таблица 1.1. Краткая техническая характеристика

Комфортные условия труда для водителя в кабине обеспечиваются применением новых шумопоглащающих материалов для отделки стенок и потолка, многослойного виброизоляционного коврика, пневмофиксатора дверей, люка в крыше, стеклоочистителя пантографного типа, двойного остекления. Пост управления, включающий в себя пульт индикации, сиденье оператора, подвесные педали и рычаги управления, выполнен с учётом требований эргономики и промышленной эстетики.

По заказу потребителя тракторы могут комплектоваться трансмиссиями без вала отбора мощности, трансмиссиями с ходоуменьшителем и реверс — редуктором.

Значительная энергонасыщенность, применение двухуровневого двигателя — для работы в тяговом и приводном режимах, двухскоростного вала отбора мощности, гидравлической и навесной систем, комплектование ходоуменьшителем или реверс — редуктором, а также комфортные условия в кабине обеспечивают трактору ВТ-100 высокую универсальность и сельском хозяйстве, так и в других областях.

1.1.2 Техническое задание

1. Наименование и область применения.

1.1 Условное обозначение: ВТ-100Д.

1.2 Наименование: Трактор гусеничный сельскохозяйственный тягового класса 3−4 с гидравлическим амортизатором.

1.3 Область применения: сельское хозяйство, мелиорация, и др. работы.

2. Цель и назначение.

2.1 Назначение разработки: повышение плавности хода, улучшение условий труда тракториста.

2.2 Цель разработки: обеспечение ограничения амплитуды колебаний амортизатора на резонансных режимах.

3. Источники разработки:

3.1 Техническая документация ГСКБ «ОАО» ВгТЗ.

3.2 Исходный технический объект: Трактор ВТ-100Д.

4. Технические требования:

— эксплуатационная масса трактора, кг не более… 8200

— количество опорных катков на борт, шт…4

— продольная база трактора, мм…4930

— колея трактора, мм…1360

— среднее удельное давление на почву, кПа…42

1.1.3 Гидроамортизатор трактора Т-150

Гидроамортизаторы повышают плавность движения трактора, а значит, улучшают условия работы тракториста и трактора. Жидкость из одной полости амортизатора в другую перетекает через небольшие отверстия, вследствие чего амортизатор оказывает сопротивление, поглощающее энергию колебаний.

Амортизатор состоит из цилиндра 6, штока 1, уплотнения штока 2 и компенсационного бачка 10 (рис. 1).

Работает следующим образом: при растяжении амортизатора жидкость, находящаяся в полости А, испытывает сжатие и перетекает в полость Б через дроссельные отверстия 3.

Вследствие образующегося разряжения в полости Б компенсационный клапан 8 открывается, и жидкость по маслоподводящему каналу 7 из полости П компенсационного бачка 10 поступает в полость Б цилиндров в объеме, равном объему той части штока 1, которая в данный момент выводится из рабочего цилиндра (рис. 2).

При нагружении каретки (сжатии гидроамортизатора) шток 1 движется в обратную сторону и жидкость, находящаяся в полости Б, испытывает сжатие, протекает через те же дроссельные отверстия 3 в полость А.

При этом жидкость в объеме, равном объему вводимой части штока, вытесняется в полость П компенсационного бачка через дроссельное отверстие 9.

В штоке установлен перепускной клапан 4, который открывается при создании больших усилий сжатия и дополнительно открывает ряд отверстий для перепуска жидкости из полости, А в полость Б.

Уровень рабочей жидкости в гидроамортизаторе проверяют контрольной пробкой со щупом.

Необходимо регулярно следить за креплением кронштейнов гидроамортизаторов, проверять уровень жидкости в компенсационном бачке и при необходимости доливать ее. Для того чтобы устранить появившуюся течь, нужно: снять гидроамортизатор с трактора, очистить от грязи и протереть насухо; слить амортизационную жидкость через отверстие под пробку со щупом; разобрать амортизатор и устранить неисправность; проверить действие пружины клапана, промыть ее детали в бензине; после сборки заполнить гидроамортизатор свежей жидкостью.

Чтобы слить жидкость и заправить гидроамортизатор, нужно: вытянуть шток в крайнее положение; установить гидроамортизатор штоком вниз; отвинтить пробку, вынуть пружину и компенсационный клапан, открыть бачок и слить отработанную жидкость; закрыть отверстие для компенсационного клапана пробкой; через отверстие под пробку со щупом в компенсационном бачке залить 900 жидкости; после заправки вставить

компенсационный клапан и пружину и затянуть пробку.

Рисунок 1. Гидроамортизатор

1 — шток; 2- уплотнение штока; 3 — дроссельное отверстие; 4 — перепускной клапан; 5 — кожух; 6 — цилиндр; 7 — подводящий канал; 8 — клапан; 9 — дроссельное отверстие; 10 — компенсационный бачок; 11 — контрольная пробка.

Рисунок 2. Работа гидроамортизатора

а — при растяжении; б — при сжатии; 1 — шток; 2 — уплотнение штока; 3 — дроссельное отверстие; 4 — перепускной клапан; 5 — кожух; 6 — цилиндр; 7 — подводящий канал; 8 — клапан; 9 — дроссельное отверстие; 10 — компенсационный бачок; А — полость штоковая; Б — надпоршневая полость; П — полость компенсационного бачка.

1.1.4 Гидроамортизатор трактора Т-150К Для гашения колебаний при движении трактора подвеска переднего моста оборудована двумя гидравлическими амортизаторами 6, закрепленными пальцами в кронштейнах рамы и рессор.

Амортизатор телескопического типа, двухстороннего действия, состоит из корпуса с нижней проушиной 1 (рис. 3) цилиндра 6, поршня 3 и штока 7 с верхней проушиной.

В нижней части амортизатора установлены перепускной и дополнительный клапаны сжатия, а на поршне — клапаны отдачи 4 и сжатия 5.

Резиновые втулки 11 в проушниках смягчают нагрузки и компенсируют перекосы.

Рисунок 3. Гидроамортизатор подвески трактора Т-150К

1 — корпус с нижней проушиной; 2 — основание с перепускным и дополнительным клапаном сжатия; 3 — поршень; 4 — клапан отдачи; 5 — клапан сжатия; 6 -цилиндр; 7 — шток с верхней проушиной; 8 — крышка цилиндра; 9 — уплотнение крышки, 10 — уплотнение штока; 11 — резиновая втулка.

1.1.5 Гидропневматичекий амортизатор подвески автомобиля Гидропневматический амортизатор подвески автомобиля, по авт. св. № 119 804, содержащий гидравлический цилиндр и соединенный с бесштоковой полостью гидроцилиндра дроссельным отверстием гидрогазовый аккумулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы в процессе движения автомобилей по кривым участкам дороги путем ступенчатого изменения его жесткости, он снабжен двухпозиционным золотником, установленным в дроссельном отверстии с возможностью полного перекрытия последнего.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно амортизирующим устройствам подвески.

Известен гидропневматический амортизатор подвески автомобиля, содержащий гидравлический цилиндр и соединенный с бесштоковой полостью гидроцилиндра дроссельным отверстием гидрогазовый аккумулятор.

Недостатком известного амортизатора является отсутствие возможности ступенчатого регулирования жесткости амортизатора при движении автомобиля по кривым участкам дороги, с целью предотвращения его опрокидывания на высоких скоростях движения.

Цель изобретения — повышение надежности работы амортизатора в процессе движения автомобилей по кривым участкам дороги путем ступенчатого изменения его жесткости.

Указанная цель достигается тем, что гидропневматический амортизатор подвески автомобиля, содержащий гидравлический цилиндр и соединенный с бесштоковой полостью гидроцилиндра дроссельным отверстием гидрогазовый аккумулятор, снабжен двухпозиционным золотником, установленным в дроссельном отверстии с возможностью полного перекрытия последнего.

На рис. 4 изображен амортизатор, общий вид; разрез; на рис. 5 — разрез А-А на рис. 4, — на рис. 6 — разрез Б-Б на рис. 5; на рис. 7 — пример функциональной электрической схемы управления двухпозиционным золотником.

Амортизатор подвески содержит гидроцилиндр 1, в днище которого установлен клапан 2 и выполнены перепускные отверстия 3, стакан 4 гидрогазового аккумулятора, в днище которого выполнены каналы 5 и 6, соединяющие резервуар аккумулятора с бесштоковой полостью гидроцилиндра 1, золотник 7, электромагнит 8. Шток 9 одним концом жестко связан с поршнем 10, а другим концом выходит наружу. Электромагнит 8 амортизатора включен в электрическую схему, содержащую датчик 11 ускорения, электронный ключ 12, реле 13 времени и контактор 14.

Амортизатор подвески работает следующим образом.

При прохождении автомобилем закруглений дорог на большой скорости возникающая центробежная сила инерции регистрируется датчиком 11 ускорения, который передает возникающий сигнал в виде напряжения на электронный ключ 12. Реле 13 времени настроено на определенный отрезок времени для того, чтобы исключить срабатывание электромагнита, приводящего в движение золотник, от случайных, кратковременных перегрузок, возникающих при резких толчках при движении автомобиля по неровной дороге.

При более продолжительном воздействии перегрузки на датчик 11 контактор 14 включает электромагнит 8, установленный на амортизаторе, который перемещает золотник 7, перекрывающий каналы 5 и 6, соединяющие гидроаккумулятор с подпоршневой полостью гидроцилиндра 1, в результате чего жесткость амортизатора возрастает. При отсутствии управляющего сигнала на электромагнит 8 золотника 7 каналы 5 и 6 открыты.

Применение предлагаемого устройства позволит повысить безопасность прохождения автомобилем кривых при более высоких скоростях движения.

Рисунок 4. Гидропневматический амортизатор, общий вид.

Рисунок 5. Разрез А-А гидропневматического амортизатора

Рисунок 6. Разрез Б-Б на рисунке 8

Рисунок 7. Пример функциональной электрической схемы управления двухпозиционным золотником

1.1.6 Гидравлический амортизатор с ограничителем температуры По авт. св. № 511 446, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения температурного диапазона стабильной работы амортизатора, на концах разрезного кольца выполнены пазы, в которые установлены с зазором хвостовики соответствующих шайб золотника.

Изобретение относится к машиностроению.

По основному авт.св. № 511 446 известен гидравлический амортизатор с ограничителем температуры, содержащий корпус, расположенный внутри него поршень, разделяющий внутренний объем корпуса на две полости, сообщающиеся между собой через дроссельные отверстия в поршне, и камеру компенсации температурного расширения рабочей жидкости, золотник, расположенный внутри поршня и выполненный в виде двух плоских размещенных одна на другой круглых шайб с расположенными равномерно по окружности некруглыми перепускными отверстиями, и термочувствительный элемент из термобиметалла, выполненный в форме разрезного кольца, концы которого через хвостовик связаны с соответствующей шайбой золотника, и расположенный с осевым зазором в кольцевой полости поршня.

Недостатками указанного амортизатора являются сложность конструкции и узкий температурный диапазон стабильной работы амортизатора.

Цель изобретения — упрощение конструкции и расширение температурного диапазона стабильной работы амортизатора.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом амортизаторе с ограничителем температуры на концах разрезного кольца выполнены пазы, в которые установлены с зазором хвостовики соответствующих шайб золотника.

На рис. 8 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на рис. 9 — поршень амортизатора, продольный разрез; на рис. 10 — разрез А-А на рис. 9.

Гидравлический амортизатор содержит корпус 1, расположенный внутри него поршень 2, разделяющий внутренний объем корпуса на две полости 3 и 4, сообщающиеся между собой через дроссельные отверстия 5 в поршне, и камеру 6 компенсации температурного расширения рабочей жидкости, золотник 7, расположенный внутри поршня и выполненный в виде двух плоских, размещенных одна на другой круглых шайб 8 и 9 с расположенными равномерно по окружности перепускными отверстиями 10, и термочувствительный элемент 11 из термобиметалла.

Гидравлический амортизатор с ограничителем температуры работает следующим образом.

Рабочая жидкость через отверстие 5 в поршне 2 протекает из одной рабочей полости в другую, омывая при этом термочувствительный элемент 11. При повышении температуры термочувствительный элемент 11, выполненный в форме разрезного кольца, нагревается и происходит поворот концов кольца, что вызывает поворот плоских круглых шайб 8 и 9, связанных через хвостовик 12 с пазами 13 термочувствительного элемента 11, относительно друг друга.

При достижении заданной температуры кромки отверстий 10, равномерно расположенных по окружности на шайбах 8 и 9, начинают совпадать. С последующим увеличением температуры и поворотом шайб 8 и 9 под действием термочувствительного элемента площадь открываемых отверстий возрастает и жидкость по ним начинает перетекать из одной полости амортизатора в другую. Сопротивление амортизатора при этом снижается. Снижение сопротивления амортизатора приводит к уменьшению поглощаемой им мощности и, следовательно, к ограничению температуры.

Термочувствительный элемент 11 полностью выполнен из термобиметалла в форме разрезного кольца практически на полную окружность.

Поскольку деформация кольца прямо пропорциональна рабочей длине термобиметалла, находящегося между хвостовиками шайб, то с ее, увеличением возрастает тепловая чувствительность ограничителя и сужается температурный диапазон открытия отверстий в плоских шайбах. Это позволяет настраивать ограничитель на начало работы при более высокой температуре и тем самым расширить температурный диапазон стабильной работы амортизатора (без снижения сопротивления).

Рисунок 8. Гидравлический амортизатор.

Рисунок 9. Поршень амортизатора, продольный разрез Рисунок 10. Разрез А-А на рисунке 9

1.1.7 Гидропневматический амортизатор подвески транспортного средства По авт.св. № 1 060 506. Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к амортизирующим устройствам подвески. Цель изобретения — повышение эффективности. Гидропневматический амортизатор содержит гидравлический цилиндр 1, бесштоковая полость которого сообщена с гидрогазовым аккумулятором 2 посредством дроссельного отверстия 3. В последнем установлен двухпозиционный золотник 4, соединенный с-системой управления. Поршень выполнен полым и заполнен газом под давлением более высоким, чем в гидрогазовом аккумуляторе. В этой полости расположены коаксиально сильфоны 12 и ограничительные втулки 13, жестко присоединенные к нижней внутренней торцовой поверхности поршня 10. Сильфоны 12 через отверстия 14 в поршне сообщены с бесштоковой полостью гидроцилиндра. При движении на повороте бесштоковая полость гидроцилиндра запирается золотником 4. Гашение динамических нагрузок в этом случае происходит за счет увеличения объема сильфонов 12 и сжатия газа в полости поршня (рис. 11).

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к амортизирующим устройствам подвески.

Цель изобретения — повышение эффективности.

На чертеже изображен гидропневматический амортизатор, разрез.

Гидропневматический амортизатор содержит гидроцилиндр 1 и гидрогазовый аккумулятор 2. Бесштоковая полость, А гидроцилиндра 1 сообщена с гидрогазовым аккумулятором 2 посредством дроссельного отверстия 3, в котором установлен двухпозиционный золотник 4. Последний соединен с системой управления, включающей электромагнит 5, датчик 6 ускорений, электронный ключ 7, реле 8 времени и контактор 9. В гидроцилиндре 1 подвижно установлен поршень 10, жестко соединенный с полым штоком 11.

Бесштоковая полость, А гидроцилиндра 1 заполнена рабочей жидкостью, а штоковая полость Б — жидкостью и газом, находящимся под определенным давлением. Полость гидрогазового аккумулятора 2 заполнена рабочей жидкостью и частично газом под некоторым давлением. В поршне 10 выполнена полость В, заполненная газом под более высоким давлением, чем в аккумуляторе 2. В полости В установлены сильфоны 12 и ограничительные втулки 13, жестко присоединенные к нижней внутренней торцовой поверхности поршня 10. Сильфоны 12 посредством отверстий 14 сообщены с бесштоковой полостью, А гидроцилиндра 1. К сильфонам 12 жестко присоединены крышки 15. Полость В поршня 10 посредством полого штока 11 и обратного клапана 16 может быть сообщена с зарядным устройством, например компрессором. После заполнения полости В газом сильфоны 12 сжимаются до упора крышек 15 во втулки 13.

Рисунок 11. Гидропневматический амортизатор Гидропневматический амортизатор работает следующим образом.

При движении транспортного средства по криволинейному участку дороги на большой скорости возникает центробежная сила инерции, которая регистрируется датчиком. 6 ускорений. Посредством электронного ключа 7, реле 8 времени, контактора 9 и электромагнита 5 двухпозиционный золотник 4 перекрывает дроссельное отверстие 3. Гидрогазовый аккумулятор 2 и гидроцилиндр 1 не сообщаются один с другим, а рабочая жидкость в бесштоковой полости, А оказывается запертой.

При наезде одного из колес автомобиля на неровность дороги или препятствие шток 11 с поршнем 10 стремятся переместиться вниз, так как происходит ход сжатия амортизатора. Однако рабочая жидкость в бесштоковой полости, А заперта и практически несжимаема. Поэтому давление жидкости в полости, А и в сильфонах 12 резко возрастает. Сильфоны 12 растягиваются, увеличиваясь в объеме, что приводит к сжатию газа в полости В поршня 10.

Опускание поршня при этом незначительно, так как гашение толчка осуществляется за счет упругости сильфонов и сжатия газа в полости В. Поэтому крен подрессоренных масс не увеличивается, что позволяет проходить повороты при более высоких скоростях, сохраняя уровень безопасности движения.

При прекращении воздействия нагрузки давление газа в полости В поршня 10 сжимает сильфоны 12 до упора крышек 15 во втулки 13.

Гашение колебаний при этом происходит за счет сжатия газа в полости Б гидроцилиндра 1, так как поршень 10 возвращается в исходное положение. В результате такой работы амортизатора большие динамические нагрузки гасятся и демпфируются.

Формула изобретения.

Гидропневматический амортизатор подвески транспортного средства, содержащий гидроцилиндр, гидрогазовый аккумулятор, соединенный, с бесштоковой полостью гидроцилиндра через дроссельное отверстие, в котором размещен двухпозиционный золотник, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, поршень выполнен полым и снабжен размещенным в его полости по крайней мере одним сильфоном, через отверстие в стенке поршня сообщенным с бесштоковой полостью гидроцилиндра, и ограничителем сжатия сильфона, а в штоке выполнен канал для сообщения полости поршня с источником сжатого воздуха.

1.1.8 Гидравлический телескопический амортизатор подвески транспортного средства Авт. св.№ 500 989. Изобретение касается подвесок транспортных средств.

Известны гидравлические телескопические амортизаторы подвески транспортного средства, содержащие рабочий цилиндр, крышку с уплотнением, закрывающую верхний конец цилиндра, установленный подвижно в цилиндре полый шток, на нижнем конце которого закреплен поршень, а на верхнем конце, проходящем через крышку, закреплена герметичная компенсационная камера, установленный в штоке впускной клапан в виде подпружиненной тарелки с дросселирующим отверстием, связывающий внутреннюю полость штока с полостью компенсационной камеры.

Цель изобретения — упрощение конструкции, уменьшение сопротивления при истечении жидкости и устранение кавитации.

Это достигается тем, что впускной клапан снабжен установленным в верхнем конце штока и выступающем в нижнюю часть компенсационной камеры полым корпусом, взаимодействующим с тарелкой впускного клапана нижним торцом, причем в стенке корпуса выполнены наклоненные каналы, соединяющие полости корпуса через прорези в днище компенсационной камеры с ее внутренней полостью, в которой установлен экран, закрепленный на корпусе.

На рис. 12 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на рис. 13 — компенсационная камера, разрез.

Амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1, нижней крышки 2, закрепленной в цилиндре гайкой 3, поршня 4 с калиброванным каналом, клапаном 5 сжатия и клапаном 6 отбоя.

Поршень жестко закреплен на полом штоке 7. Шток проходит сквозь направляющую 8, являющуюся одновременно — верхней крышкой амортизатора, закрепленной гайкой 9. В направляющей 8 помещен фторопластовый сальник 10 с разжимным резиновым кольцом 11.

На верхний конец штока навернут корпус 12 компенсационной камеры. Сверху он закрыт крышкой 13 прижатой гайкой 14. В боковой стенке компенсационной камеры имеется наливное отверстие с пробкой 15.

В верхнюю часть внутреннего канала штока ввернут корпус 16 впускного клапана. Его нижний торец представляет собой седло 17 впускного клапана, состоящего из тарелки 18 и пружины 19.

В тарелке имеется центральное дросселирующее отверстие 20. В стенке корпуса имеется ряд наклонных каналов 21, продольные оси которых параллельны образующей внутренней поверхности 22, имеющей форму конуса. Эта поверхность может иметь форму какого-либо другого тела вращения.

В днище компенсационной камеры имеется конусообразная вытачка с ребрами 23. Корпус 16 через пружинную шайбу 24 прижимает к днищу компенсационной камеры экран 25 с отверстиями 26.

Амортизатор заправлен жидкостью. Заправка производится через наливное отверстие в компенсационной камере при вертикальном положении амортизатора и полностью выведенном из него штоке.

Количество заправленной жидкости определяется нижним обрезом наливного отверстия.

Амортизатор работает следующим образом.

При ходе отбор (шток выходит из амортизатора) в надпоршневой полости создается давление, и жидкость перетекает в подпоршневую полость через калиброванный канал.

При определенной скорости поршня давление возрастает настолько, что открывается клапан 6 и темп роста усилий отбоя уменьшается. Одновременно с истечением жидкости из надпоршневой полости в подпоршневую в последнюю поступает жидкость (в объеме выходящего штока) из компенсационной камеры.

Жидкость проходит при этом под экраном 25 и через отверстия 26 в нем, затем по вытачке компенсационной камеры и каналы 21 в корпусе 16 через открывающийся впускной клапан и его центральное отверстие во внутренний канал штока.

Благодаря непосредственному соединению компенсационной камеры с каналом штока жидкость испытывает минимальное сопротивление и хорошо заполняет подпоршневую полость.

При ходе сжатия (шток входит в амортизатор) жидкость из подпоршневой полости вытесняется в надпоршневую полость через калиброванный канал (при малой скорости поршня) и через клапан 5 (при большой скорости поршня), а также в компенсационную камеру (в объеме входящего штока). Давлением жидкости тарелка 18 прижимается к седлу 17, и жидкость протекает через отверстия 20 внутрь корпуса 16, затем по каналам 21 и вытачке в днище попадает в компенсационную камеру.

Благодаря конусной форме внутренней поверхности 22 корпуса и наличию экрана 25 жидкость после дросселирования в отверстии 20 протекает в камеру с минимальными завихрениями и эмульсированием, чем снижает возможность возникновения кавитационных явлений.

Формула изобретения.

Гидравлический телескопический амортизатор подвески транспортного средства, содержащий рабочий цилиндр, крышку с уплотнением, закрывающую верхний конец цилиндра, установленный подвижно в цилиндре полый шток, на нижнем конце которого закреплен поршень, а на верхнем конце, проходящем через крышку, закреплена герметичная компенсационная камера, установленный в штоке впускной клапан в виде подпружиненной тарелки с дросселирующим отверстием, связывающий внутреннюю полость штока с полостью компенсационной камеры, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения сопротивления при истечении жидкости и устранения кавитации, впускной клапан снабжен установленным в верхнем конце штока и выступающим в нижнюю часть компенсационной камеры полым корпусом, взаимодействующим с тарелкой впускного клапана нижним торцом, причем в стенке корпуса выполнены наклонные каналы, соединяющие полости корпуса через прорези в днище компенсационной камеры с ее внутренней полостью, в которой установлен экран, закрепленный на корпусе.

Рисунок 12. Гидравлический телескопический амортизатор продольный разрез Рисунок 13. Компенсационная камера, разрез

1.1.9 Телескопический амортизатор Патент № 282 197. Изобретение относится к телескопическим амортизаторам, в частности, к амортизаторам, используемым в подвесках автомобиля.

Известны телескопические амортизаторы, содержащие цилиндр, в котором подвижно размещен поршень со штоком, и трубу, обхватывающую цилиндр и образующую с ним кольцевую полость. Заполненная жидкостью нижняя часть полости сообщена с подпоршневой полостью цилиндра, а заполненная сжатым газом верхняя часть кольцевой полости — с надпоршневой полостью цилиндра через клапанное устройство, пропускающее газ только в направлении из надпоршневой полости в кольцевую полость.

Цель предложенного изобретения — увеличить долговечность клапанного устройства.

Это достигается тем, что клапанное устройство выполнено с кольцевой прорезью, связанной с кольцевой полостью и через проходящие внутрь амортизатора каналы — с сообщенным с надпоршневой полостью узким зазором между штоком и клапанным устройством. Каналы нормально закрыты размещенным в кольцевой прорези клапанным элементом в виде эластичного кольца.

На рис. 14 представлен описываемый амортизатор.

Амортизатор содержит цилиндр 1 и концентрично установленную относительно него наружную трубу 2. Нижние концы цилиндра и наружной трубы закрыты крышкой 3, на которой закреплен хомут 4, служащий для соединения амортизатора с неподрессоренной частью автомобиля. Цилиндр 1 и труба 2 образуют полость 5, в которой перемещается поршень 6 с клапанами, и кольцевую полость 7. Поршень 6 установлен на нижнем конце штока 8. На верхнем конце штока закреплены хомут 9, соединяющий амортизатор с подрессоренной частью автомобиля, и трубчатый противогрязевый кожух 10. Нижняя часть полости 5 и нижняя часть кольцевой полости 7 сообщены отверстиями 11 в форме прорезей в цилиндре 1.

В верхней части цилиндра шток 8 поршня проходит через четыре кольцевые детали: направляющую 12, опору 13, уплотнения, уплотнительное кольцо 14 и держатель 15. Уплотнительное кольцо 14 выполнено из эластичного материала, плотно прилегает к наружной трубе 2 и к штоку 8 поршня и таким образом удерживается от продольного перемещения.

Прилегающие одна к другой поверхности направляющей 12 и опоры 13 уплотнения, имеют такую форму, что между ними образована кольцевая прорезь 16 и несколько каналов 17, проходящих внутрь от кольцевой прорези до осевого отверстия, в котором перемещается шток 8.

Рисунок 14. Телескопический амортизатор

1.2 Сравнительный анализ описанных конструкций Гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, в котором подвижно размещен поршень со штоком, разделяющий внутренний объем цилиндра на две полости (Пат. СССР № 282 197, МКИ B 60g 13/08, 1970).

Однако он нестабильно работает при повышении температуры рабочей жидкости.

Гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, заполненный жидкостью, поршень с клапанами и с дросселирующим устройством и связанный с поршнем шток (Авт. св. СССР № 500 989, МКИ B 60G 11/26, 1976).

Однако недостатком данного амортизатора является то, что сила сопротивления не зависит от положения поршня, что приводит к понижению плавности хода.

Гидравлический амортизатор с ограничителем температуры, принятый в качестве прототипа, в котором подвижно размещен поршень со штоком, разделяющий внутренний объем цилиндра на две полости, сообщающиеся между собой через дроссельные отверстия и золотник, расположенные внутри поршня, и камеры компенсации температурного расширения рабочей жидкости, размещенные снаружи цилиндра (Авт. св. СССР № 1 173 091, МКИ F16 F 9/52, 1985).

Однако он не обеспечивает эффективную работу при резонансных режимах.

1.3 Предлагаемая конструкция гидравлического амортизатора с ограничителем температуры

Технический результат — увеличение долговечности и плавности хода амортизатора.

Технический результат достигается тем, что внутри цилиндра размещают стержень переменного сечения, проходящий через дополнительное отверстие в поршне.

Размещение внутри цилиндра стержня переменного сечения, проходящего через дополнительное отверстие в поршне, обеспечивает ограничение амплитуды колебаний на резонансных режимах, снижает температуру жидкости за счет дополнительного обмена жидкости между полостями цилиндра амортизатора.

На рис. 15 изображен предлагаемый амортизатор, продольный разрез; на рис. 16 — поршень амортизатора, продольный разрез.

Гидравлический амортизатор содержит корпус 1, расположенный внутри него поршень 2, разделяющий внутренний объем корпуса на две полости 3 и 4, сообщающиеся между собой через дроссельные отверстия 5 в поршне, камеру 6 компенсации температурного расширения рабочей жидкости, стержень 7 перепуска жидкости из одной полости в другую, имеющий переменное сечение, проходящее через отверстие 8 в поршне, золотник 9, расположенный внутри поршня и выполненный в виде двух плоских размещенных одна на другой круглых шайб 10 и 11 с расположенными равномерно по окружности перепускными отверстиями 12, и термочувствительный элемент 13 из термобиметалла.

Гидравлический амортизатор с ограничителем температуры работает следующим образом.

В центре стержень имеет сечение на 2−3мм меньше, чем в верхней и нижней точках. Когда поршень доходит до ВМТ, стержень 7 перекрывает отверстие 8, вследствие чего происходит ограничение амплитуды колебаний на режиме, близком к резонансному. Аналогичное происходит тогда, когда поршень доходит до НМТ. Это приводит к увеличению плавности хода и долговечности.

Рабочая жидкость через отверстие 5 в поршне 2 протекает из одной рабочей полости в другую, омывая при этом термочувствительный элемент 13. При повышении температуры термочувствительный элемент 13, выполненный в форме разрезного кольца, нагревается и происходит поворот концов кольца, что вызывает поворот плоских круглых шайб 10 и 11.

При достижении заданной температуры кромки отверстий 12, равномерно расположенных по окружности на шайбах 10 и 11, начинают совпадать. С последующим увеличением температуры и поворотом шайб 10 и 11 под действием термочувствительного элемента площадь открываемых отверстий возрастает и жидкость по ним начинает перетекать из одной полости амортизатора в другую. Сопротивление амортизатора при этом снижается. Снижение сопротивления амортизатора приводит к уменьшению поглощаемой им мощности и, следовательно, к ограничению температуры.

Термочувствительный элемент 13 полностью выполнен из термобиметалла в форме разрезного кольца практически на полную окружность.

Рисунок 15. Предлагаемый амортизатор, продольный разрез Рисунок 16. Поршень амортизатора, продольный разрез Поскольку деформация кольца прямо пропорциональна рабочей длине термобиметалла, находящегося между хвостовиками шайб, то с ее, увеличением возрастает тепловая чувствительность ограничителя и сужается температурный диапазон открытия отверстий в плоских шайбах. Это позволяет настраивать ограничитель на начало работы при более высокой температуре и тем самым расширить температурный диапазон стабильной работы амортизатора (без снижения сопротивления), что позволяет увеличить долговечность.

1.4 Расчет давления в амортизаторе с учетом дополнительного канала перепуска жидкости Расчет амортизатора заключается в определении площади проходного сечения отверстия для перепуска масла, обеспечивающее ограничение амплитуды колебаний на резонансных режимах, а так же определении диаметра поршня, диаметра штока.

При перемещении поршня в цилиндре объемный расход масла:

(1)

где — коэффициент, учитывающий утечки масла через зазоры;

Примем .

— скорость поршня.

— площадь вытеснения.

(2)

где — коэффициент расхода;

Примем .

— площадь проходного сечения отверстия (клапана);

— плотность масла.

Примем .

Прировняв левые части, получим:

(3)

где — диаметр проходного сечения, ;

(4)

где — диаметр поршня ;

(5)

где — диаметр штока, ;

Найдем площадь вытеснения:

(6)

Найдем давление масла в проходном сечении, образующиеся в результате работы поршня:

(7)

. (8)

1.5 Расчет пружины, устанавливаемой в каретке подвески трактора ВТ-100Д Произведем расчет пружины устанавливаемой на каретку подвески. Направление навивки пружины — правое. Материал, из которого изготавливаем амортизатор — круг .

Масса трактора -8200 кг или 80 442 Н;

Масса подрессоренной части трактора:

; на одну каретку приходится ј часть подрессоренной массы трактора — 16 088 Н или 1640 кгс.

Так как в нашей каретке гасящим устройством является не только пружина, но и амортизатор, то или ;

или .

Относительный инерционный зазор пружины сжатия:

;

где для пружин сжатия II класса.

Сила пружины при максимальной деформации, находится в интервале значений, находим граничные значения силы:

; (9)

чч;

или ч19 200 Н.

В ГОСТе 13 772−68 для пружин сжатия II класса в таблице находим значения:

— диаметр проволоки (мм),

— жесткость одного витка (кгс/мм),

— максимальная деформация одного витка (мм).

Для нашего случая значения равны:

;

;

.

Максимальное касательное напряжение при кручении (с учетом кривизны витка) определяют по таблице (1, т. 3, стр. 97, табл. 2) исходя из класса, разряда пружины, диаметра витка. В нашем случае, значение временного сопротивления при растяжении находим по ГОСТу 9389−75. Для нашего случая .

(10)

Критическая скорость пружины сжатия:

(11)

где .

Модуль сдвига для пружинной стали .

Плотность материала для пружинной стали .

Жесткость пружины :

(12)

гдерабочий ход, мм;

Число рабочих витков :

(13)

Полное число витков :

гдечисло опорных витков.

(14)

Средний диаметр пружины:

(15)

Индекс пружины :

(16)

Предварительная деформация :

(17)

Рабочая деформация

(18)

Максимальная деформация (при соприкосновении витков сжатия)

(19)

Высота пружины при максимальной деформации

гдечисло зашлифованных витков.

мм (20)

Высота пружины в свободном состоянии

(21)

Высота пружины при предварительной деформации (определяет габариты узла пружины сжатия), мм:

(22)

Высота пружины при рабочей деформации, мм:

(23)

Шаг пружины

(24)

Длина развернутой пружины

(25)

Масса пружины

(26)

Объем, занимаемый пружиной,

(27)

1.6 Расчет коробки переключения передач трактора ВТ-100

1.6.1 Определение расчетных нагрузок В трансмиссии трактора при его работе различают два вида нагрузок: длительно действующие — подряд более 5…10 раз и в общей сложности более … раз, которые принимаются за средние расчетные, и кратковременные максимальные. Все расчеты на статическую прочность ведутся по кратковременной максимальной нагрузке, на усталостную прочность — по длительно действующей и .

1.6.1.1 Длительно действующие нагрузки Для трактора, оборудованного двигателем с полкой постоянной мощности, целесообразна работа с некоторой перегрузкой (то есть на полке постоянной мощности), так как это дает выигрыш в производительности и расходе топлива. Исходя из этого, длительно действующие нагрузки на каждой передаче принимаются соответствующими работе двигателя на полке постоянной мощности с частотой вращения коленвала (оборотами), равный 0,92−0,96, гдеобороты двигателя на номинальном режиме, что подтверждается данными эксплуатационно-технических испытаний в Северо-Кавказской МИС:

— на первой передачи — 43,91 кН;

— на второй передачи — 34,36 кН;

— на третьей передачи — 26,82 кН;

— на четвертой передачи — 20,72 кН;

— на пятой передачи — 14,57 кН.

Длительно действующие нагрузки на передаче заднего хода ограничены по условиям эксплуатации:

на передаче заднего хода — =2000 кг =19,613кН.

Момент двигателя, соответствующий принятым крюковым нагрузкам, определяется по формуле:

(28)

где fкоэффициент сопротивления передвижению трактора; f=0,08;

gускорение свободного падения;

— эксплуатационная масса трактора; =8200 кг;

— радиус звездочки; =0,3517 м;

— передаточное число трансмиссии на каждой передаче (см. кинематическую схему трансмиссии, рисунок 17);

— коэффициент полезного действия трансмиссии на каждой передаче.

После подстановки значений для первой передачи в формулу (28), получаем:

;

Аналогично для остальных передач находятся моменты двигателя, соответствующие принятым крюковым нагрузкам.

Момент на звездочках от крюковой нагрузки соответственно будет равен:

; (29)

.

Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты расчета

Таблица 2 Передаточные отношения узлов трансмиссии

Рисунок 17. Кинематическая схема трансмиссии Коробка перемены передач.

Средние расчетные нагрузки, приведенные к валам КПП, можно определить двумя способами:

; (30)

(31)

где — момент (нагрузка) на каждом из валов КПП на данной передаче;

передаточное число трансмиссии от двигателя до данного вала на данной передаче;

коэффициент полезного действия трансмиссии от двигателя до данного вала на данной передаче;

передаточное число трансмиссии от звездочки до данного вала на данной передаче;

коэффициент полезного действия трансмиссии от гусеницы до данного вала на данной передачи.

Результаты расчета приведены в таблице 3.

1.6.1.2 Максимальные кратковременные нагрузки Максимальные кратковременные нагрузки на передачах переднего хода ограничены с двух сторон :

— моментом по двигателю на режиме работы его на краю полки постоянной мощности, где

трактор подвеска гидравлический амортизатор

;

моментом на звездочках по сцеплению при буксовании гусеничных движителей;

(32)

где коэффициент сцепления движителей с почвой; для гусеничного движителя ;

После подстановки в формулу (32), получаем:

Таблица 3 Средние расчетные нагрузки, приведенные к валам КПП

Максимальные кратковременные нагрузки на передаче заднего хода ограничены так же, как и длительно действующие нагрузки, и (см. таблицу 1), а (см. таблицу 3).

За максимальную кратковременную нагрузку на элементах трансмиссии принимается меньшая из двухпо двигателю или по сцеплению .

Коробка перемены передач.

Максимальные кратковременные нагрузки на передачах переднего хода, приведенные к валам КПП, будут:

1. по двигателю- (33)

2. по сцеплению- (34)

Результаты расчета приведены в таблице 4.

Таблица 4 Максимальные кратковременные нагрузки на передачах переднего хода, приведенные к валам КПП

1.6.2 Расчет подшипников Расчет подшипников проводится по методике, изложенной в ОСТ 23.1.339−82, определяется ресурс подшипников с учетом особенностей работы валов или шестерен, на которых подшипники стоят: подшипники вала заднего хода КПП работают только на V передаче и передаче заднего хода; подшипники вала дополнительного КПП — только на V передаче; все остальные подшипники узлов трансмиссии работают на всех передачах.

Расчет подшипников КПП.

1. Определение нагрузок на подшипниковых опорах валов.

Вал первичный АБ

Схема сил, действующих на вал, приведена на рисунке 17.

Рисунок 18. Схема сил, действующих на вал

N — сила нормального давления между зубьями шестерен, кН;

[кН] [6, стр. 301] (35)

где Т₁ — средняя расчетная нагрузка на валу на данной передаче, кНм (см. таблицу 1);

d_w — начальный диаметр шестерни соответствующей передачи, сидящей на данном валу, мм;

_tw — угол зацепления пары соответствующей передачи, градусы.

Формулы для определения d_w и _tw приведены в разделе 3 «Расчет шестерен», п. 3.1. данного расчета.

а — плечо приложения силы N, мм;

l — длина пролета между опорами, мм;

F_rA, F_rБ — реакции подшипниковых опор, кН.

(36)

[кН]

(37)

[кН]

Результаты расчета приведены в таблице 5.

Таблица 5 Сводная таблица нагрузок на подшипниковых опорах валов

Вал вторичный ВГ

Подшипники вторичного вала работают под нагрузкой на всех передачах, при этом силы, действующие на вал, возникают в зацеплении с шестернями разных валов, схемы сил, действующих на вал, имеют разный вид и представлены соответственно на рисунке 18 — на I, II, III и IV передачах, зацепление шестерен вторичного и первичного валов; рисунке 19 — на V передаче, зацепление шестерен вторичного и дополнительного валов; рисунке 20 — на передаче заднего хода, зацепление шестерен вторичного вала и вала заднего хода.

Так как из схем следует, что на вал одновременно действуют силы в зацеплении цилиндрической и конической пар шестерен, направленные под углом друг к другу, то представлены они в разложенном виде — на вертикальные и горизонтальные составляющие:

в зацеплении цилиндрической пары ;

; ,

где = _tw — - рисунок 18;

= 90 — (_tw +) — рисунок 19;

= 90 — (_tw +) — рисунок 20;

Рисунок 19. Силы, действующие на вал на I, II, III и IV передачах Рисунок 20. Силы, действующие на вал на V передаче Рисунок 21. Силы, действующие на вал на передаче заднего хода в зацеплении конической парыF — окружное усилие;