ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ

4.1. Общие сведения

Трансмиссия предназначена для передачи энергии двигателя ведущим колесам автомобиля или трактора, рабочим органам машин и приводам управления, распределения мощности между ними, регулирования скорости движения и развиваемого ими тягового усилия путем изменения частоты вращения и вращающих моментов на ведущих колесах движителей.

Необходимость в изменении по величине (трансформации) вращающего момента вызвана ограниченной мощностью и небольшими коэффициентами приспособляемости автомобильных ДВС (не более 1,2 для дизелей и 1,4 для бензиновых двигателей).

Изменение энергии двигателя в трансмиссиях осуществляется механическими, гидравлическими, электрическими, фрикцион­ными и другими элементами.

В зависимости от используемых элементов изменения энергии различают механические (МТ), гидромеханические (ГМТ), гидрообъемно-механические (ГОМТ), электромеханические (ЭМТ) трансмиссии.

Наиболее широко применяются трансмиссии первых трех типов, а последние три типа трансмиссий являются комбинированными, включающими в себя наряду с гидравлическими или элек­трическими трансформаторами энергии механические трансфор­маторы энергии (зубчатые передачи), которые отличаются высо­кими значениями КПД и позволяют снизить уровень потерь в трансмиссии. Находят применение и гидрообъемные трансмиссии (ГОТ) с высокомоментными гидравлическими двигателями, ус­танавливаемыми непосредственно в ведущих колесах без механи­ческих редукторов.

В механические трансмиссии входят сцепление, КП, раздаточная коробка, карданная передача, главная передача, дифферен­циал у колесных или механизм поворота у гусеничных машин, конечные передачи, а также приводы валов отбора мощности и гидравлических насосов управления рабочим оборудованием.

Коробка передач в механической трансмиссии ступенчатая, что обеспечивает только ступенчатое изменение вращающего момента. Гидромеханические, гидрообъемно-механические, электромеханические трансмиссии относятся к бесступенчатым трансмиссиям, поскольку позволяют изменять вращающий момент плавно.

Число и взаимное расположение агрегатов механической трансмиссии, например для автомобиля, зависят от колесной форму­лы, а также от расположения двигателя и ведущих колес. Основ­ные компоновочные схемы механических трансмиссий шоссей­ных автомобилей с колесной формулой 4×2 и разным расположе­нием двигателя приведены на рис. 4.1, а компоновочные схемы механических трансмиссий автомобилей высокой проходимости приведены на рис. 4.2.

Компоновочные схемы механических трансмиссий шоссейных автомобилей с колесной формулой 4x2 и разным расположением двигателя

Рис. 4.1. Компоновочные схемы механических трансмиссий шоссейных автомобилей с колесной формулой 4×2 и разным расположением двигателя:

а, г — легковой и грузовой заднеприводные с передним расположением двигателя; б — легковой заднеприводной с задним расположением двигателя; в — лег­ковой переднеприводной с передним расположением двигателя; 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — главная передача; 6 — дифференциал; 7 — полуоси; 8 — ведущие колеса; 9 — ведущие управляемые колеса; 10 — ведущий мост; 11 — планетарный колесный редуктор

Компоновочные схемы механических трансмиссий автомобилей высокой проходимости с колесной формулой

Рис. 4.2. Компоновочные схемы механических трансмиссий автомобилей высокой проходимости с колесной формулой:

а — 4×4; б — 6×6; в — 6×6 и проходной ведущий мост; 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — задний ведущий мост; 6 — раздаточная коробка; 7 — ведущий управляемый мост; 8 — средний ведущий мост; 9 — межосевой дифференциал

Ступенчатые механические трансмиссии обычно проще, лег­че, дешевле и надежнее бесступенчатых трансмиссий и имеют сравнительно высокий КПД. Одним из их недостатков является разрыв потока мощности при переключении передач, вызывающий замедление движения, что снижает интенсивность разгона и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, выбор передач в зависимости от условий движения и моменты их переключения зависят от квалификации водителя и поэтому не всегда соответствуют наиболее выгодным режимам работы двигателя. Значитель­ное число переключений передач в городских условиях движения вызывает сильное утомление водителя.

Гидромеханические трансмиссии состоят из гидродинамического преобразователя энергии (гидротрансформатора или гидромуф­ты) и ступенчатой механической передачи. Сцепление при этом обычно не используется. Все остальные узлы гидромеханической и механической трансмиссии, как правило, одинаковы.

В гидрообъемно-механических трансмиссиях функции преобразователя энергии выполняет гидрообъемная передача, состоящая из гидронасоса и одного или более гидромоторов.

В электромеханических трансмиссиях функции преобразователя энергии выполняет электродинамическая передача, содержащая электрический генератор, приводимый от ДВС, и один или не­сколько электромоторов.

Гидрообъемно-механические и электромеханические трансмиссии обеспечивают бесступенчатое изменение скорости и тягового усилия трактора, а гидромеханические трансмиссии — ступенча­то-непрерывное. Ступенчатое регулирование позволяет повысить технический уровень и показатели эффективности трактора, од­нако при этом усложняется его конструкция, увеличиваются мас­са и стоимость.

Схемы гидрообъемно-механических и электромеханических трансмиссий очень разнообразны, а по составу агрегатов значительно отличаются от механических трансмиссий. Наиболее про­стой является конструктивная схема трансмиссии с мотор-колесами. Мотор-колесо выполняют в виде отдельного узла, содержа­щего гидро- или электродвигатель, планетарный редуктор и веду­щее колесо. Эти узлы позволяют создавать множество разных мо­дификаций тракторов, а также обеспечивать привод опорных ко­лес машин и за счет этого повышать тягово-сцепные показатели качества трактора.

Однако для тракторов с гидрообъемными трансмиссиями преимущества такого компоновочного решения обычно не использу­ют из-за больших потерь при передаче энергии потоками жидко­сти, прокачиваемой через трубопроводы, связывающие насос с гидромоторами. Поэтому большее распространение получило моноблочное исполнение гидрообъемной передачи, при котором на­сос и мотор выполняют в едином моноблоке, позволяющем значительно снизить потери и повысить КПД гидрообъемной передачи.

Компоновка трактора с гидрообъемно-механической трансмиссией в этом случае мало отличается от компоновки трактора с механической трансмиссией: вместо сцепления и КП в нем ис­пользуется гидрообъемная передача, а все остальные агрегаты трансмиссии сохраняются. Аналогичное решение используют так­же при применении электропривода в трансмисии, например, на тракторе ДЭТ-250.

Основные требования к трансмиссии определяются ее функцио­нальным назначением и необходимостью достижения высокого технического уровня. Характеристики трансмиссии значительно влияют на показатели эффективности машин.

Трансмиссия должна обеспечивать все заданные эксплуатационные режимы машины согласно его назначению, иметь необхо­димый диапазон передаточных чисел, обеспечивая безопасные и комфортные условия работы водителя. Она должна быть оснащена системой приводов отбора мощности для внешних потребителей, механизмами отключения двигателя и приводов отбора мощности. Технический уровень трансмиссии определяется прежде всего ее КПД, удельной материалоемкостью и надежностью.

Тип трансмиссии зависит от назначения машины, ее класса, мощности двигателя, конъюнктуры рынка, научных и инженер­ных разработок и других факторов.