17

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Г.Б. Шипилевский

КОНСТРУКЦИИ ТРАКТОРОВ

Методические указания по дисциплине

«Конструкции наземных транспортных средств»

(раздел «Конструкции тракторов» для студентов всех групп,

кроме специализирующихся по кафедре «Тракторы»).

Рекомендовано методической комиссией факультета АТ

МОСКВА 2010

УДК 681.518.52.001.63

Шипилевский Г. Б., д.т.н., профессор. Конструкции тракторов. Конспект лекций по дисциплине «Конструкции наземных транспортных средств» - М.: МГТУ «МАМИ», 2010. – 16 с.

Конспект предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Конструкции наземных транспортных средств» применительно к тракторам.

© Московский государственный технический университет «МАМИ», 2010

СОДЕРЖАНИЕ

	Стр.
1.Общие определения и классификация тракторов.	3
2.Двигатели.	3
3.Трансмиссии.	4
4.Несущие системы тракторов.	7
5.Ходовые системы гусеничных тракторов.	7
6.Ходовые системы колёсных тракторов.	8
7. Управление поворотом колёсных тракторов.	9
8.Кабины и рабочие места водителей на тракторах.	10
9.Рабочее оборудование тракторов.	12
10.Автоматические системы тракторов.	13
11.Типичное исполнение на примере конкретных моделей.	15
12. Литература	16

Конструкции тракторов изучаются после прохождения раздела «Конструкции автомобилей». Основной методический принцип – сравнение конструктивных решений.

Указания предполагают использование имеющихся учебников и учебных пособий.

1.Общие определения и классификация тракторов.

Трактором называется самоходная наземная машина (транспортное средство), предназначенная для создания тягового усилия, перемещающего несамоходные (прицепные, навесные или полунавесные) объекты, и для привода активных рабочих органов этих или стационарных объектов. Если эти объекты являются машинами (орудиями), предназначенными для выполнения определённых технологических операций), совокупность трактора с ними называют машинно-тракторным агрегатом (МТА). При этом орудия могут быть как постоянно установленными, так и сменными.

По назначению тракторы подразделяются на:

-сельскохозяйственные, в т. ч. общего назначения (главным образом для основной и предпосевной обработки почвы), универсальные, универсально-про­пашные (для возделывания пропашных культур), в том числе самоходные шасси, специализированные;

-промышленные, в т.ч. болотоходные, трубоукладчики, фронтальные по­грузчики;

-лесохозяйственные и лесопромышленные;

-коммунальные;

-специальные.

По типу ходовой системы тракторы делятся на колёсные, гусеничные, колёсно-гусеничные.

По тяговому усилию тракторы делятся на тяговые классы. Обозначение класса примерно соответствует номинальному тяговому усилию в тоннах (для сельскохозяйственных тракторов у нас приняты следующие классы – 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5,6 и 8, для промышленных – 2; 6; 10; 15; 25; 35; 50 и 75).

Основная особенность работы тракторов заключается в том, что для них характерна длительная работа с загрузкой по мощности, близкой к максимальной, при изменении тяговой нагрузки и скорости в широких пределах. При этом у сельскохозяйственных тракторов различают три диапазона скоростей – основной рабочий примерно от 6 до 15 км/час, транспортный до 40 или более км/час и замедленный (ползучий) от 0,2 до 2-3 км/час.

2.Двигатели.

Преимущественным видом тракторных двигателей являются дизельные. Бензиновые двигатели в настоящее время используются только на некоторых тракторах класса 0,2 и мотоблоках.

Основные особенности тракторных двигателей (в отличие от автомобильных):

• повышенные запасы долговечности, обеспечивающие работу тракторов с длительной загрузкой по мощности, близкой к максимальной;

• характеристика регулирования подачи топлива, которая в отличие от двухрежимного регулирования автомобильных двигателей является всережимной;

• более узкий диапазон изменения частоты вращения (как правило, не более 2500 об/мин);

• возможное применение двухступенчатого пуска посредством вспомогательного бензинового двигателя.

3.Трансмиссии.

Назначение тракторных трансмиссий не отличается от назначения трансмиссий автомобильных. Ими выполняются четыре функции:

- передача мощности (момента) от двигателя к ведущим ко­лёсам;

- редукция (по частоте вращения и моменту);

- изменение степени редук­ции (передаточного числа) и направления вращения;

- распределение потоков мощности при наличии двух и более ведущих колёс и дополнительных потребителей.

Тракторные трансмиссии бывают как со ступенчатым, так и с бесступенчатым изменением передаточного числа (степени редукции).

Как правило, ступенчатые трансмиссии соединяются с двигателем через муфту сцепления. В основном конструкции тракторных сцеплений не отличаются от сцеплений автомобильных (одно- или двухдисковые сухие), хотя особенностями являются наличие тормозка, останавливающего ведомую часть муфты сцепления при выключении, и возможность длительного состояния в выключенном виде (непостоянно замкнутые муфты). В ряде м тракторов вместо фрикционных муфт сцепления используются гидромуфты.

Основной особенностью ступенчатых трансмиссий тракторов является большое количество передач, в т.ч. благодаря диапазонному (каскадному) построению. Оно выглядит как последовательное соединение нескольких коробок передач, каждая из которых может иметь от двух до четырёх (или даже более) ступеней. При этом желательно, чтобы как минимум в одной из коробок должно быть обеспечено переключение на ходу под нагрузкой без разрыва потока мощности (в основном благодаря фрикци­онным муфтам с гидравлическим управлением). С этой целью управление переключением передач в ступенчатых трансмиссиях должно происходить с перекрытием (новая ступень начинает включаться раньше, чем выключится старая), которое и даёт необходимую безразрывность. В некоторых моделях ступенчатых трансмиссий используются синхронизаторы.

Одна и та же базовая модель может выпускаться с различной комплектацией диапазонов трансмиссии. В число заказных могут попадать узлы типа реверс-редукторов и ходоуменьшителей (обеспечивают движение с замедленными скоростями).

Бесступенчатые трансмиссии тракторов могут быть механические, гидродинамические, гид­рообъёмные, электрические.

Механические трансмиссии с бесступенчатым изменением передаточного отношения могут содержать механизмы типа клиноремённых, лобовых или тороидных вариаторов. В тракторах они применяются крайне редко.

В гидродинамических передачах используются гидротрансформаторы, обладающие свойством автоматического изменения передаточного отношения в зависимости от действующей нагрузки. Наибольшее распространение такие передачи получили в мощных промышленных тракторах в сочетании со ступенчатыми коробками передач, имеющими 3-4 ступени.

Гидрообъёмные передачи содержат насосы и гидромоторы объёмного типа. Изменение передаточного отношения производится благодаря тому, что часть или все машины могут иметь регулирование рабочих объёмов. Такие передачи не обладают саморегулированием, поэтому их использование целесообразно в сочетании с автоматическим регулированием. Пока они уступают механическим по стоимости и КПД, однако качественное автоматическое регулирование может существенно компенсировать эти недостатки.

Электрические передачи содержат генератор, приводимый двигателем, и один или несколько электродвигателей. Такая передача очень легко поддаётся автоматическому регулированию, хотя при определённых характеристиках этих машин она становится саморегулирующейся. Её недостатками считаются повышенные стоимость и массо-габаритные показатели и недостаточно высокий КПД, однако продолжающееся совершенствование конструкций и технологий производства электрических машин, в частности, для переменного тока с частотным регулированием, позволяет рассчитывать на прогресс в этой области. Сейчас такие передачи используются довольно редко, преимущественно на машинах большой мощности.

Трансмиссии с гидрообъёмными и электрическими передачами могут быть полнопоточные и двух- и более поточные. В первых вся мощность передаётся только через гидравлический или электрический контур. В других через такой контур передаётся только часть мощности, а остальная идёт через механическую передачу, в которой может быть несколько переключаемых ступеней. Это позволяет компенсировать недостаточно высокий КПД, но сужает диапазон бесступенчатого регулирования передаточного отношения. Соединения контуров могут находиться как на входе трансмиссии, так и на её выходе, и осуществляться с помощью дифференциалов.

В ряде моделей тракторов имеется возможность полного реверса благодаря наличию механизма, называемого «реверс-редуктором». Он может находиться на входе или на выходе трансмиссии и осуществляет изменение направления вращения её выходного вала, т.е. направления движения трактора, сохраняя для заднего хода такое же количество ступеней, что и для переднего. Выбор нужного направления движения может выполняться благодаря наличию в реверс-редукторе двух фрикционных механизмов – муфт или тормозов. Это даёт возможность за счёт соответствующего автоматического управления быстро и с минимумом действий водителя изменять направление движения трактора, что принято называть быстрым реверсом. Быстрый реверс удобен для работы с фронтальным погрузчиком, на крутых склонах или для разворотов широкозахватных МТА в узкой полосе.

В тракторных трансмиссиях в качестве отдельных узлов рассматриваются ведущие мосты. Они содержат главные передачи, главным образом, в виде пары конических шестерён, которые служат как для дополнительной редукции, так и для поворота валов трансмиссии на 90 градусов по отношению к оси вала двигателя (есть модели тракторов, в которых этот поворот происходит непосредственно в коробке передач).

Ведущие мосты колёсных тракторов, как и автомобильные, содержат дифференциалы, распределяющие мощность между ведущими колёсами и обеспечивающие отсутствие скольжения при поворотах. Наиболее распространены симметричные конические дифференциалы, которые обеспечивают равенство крутящих моментов на осях ведущих колёс. Однако это свойство дифференциалов приводит к тому, что при ухудшении сцепления одного из колёс с почвой снижается тяга трактора. С целью устранения этих потерь прибегают к блокированию дифференциала, которое выравнивает частоты вращения колёс. Применяются также дифференциалы повышенного трения и дифференциалы на базе обгонных муфт.

Колёсные тракторы могут иметь два и более ведущих мостов. Это позволяет полностью использовать сцепные свойства трактора, однако при движении по твёрдым дорогам и с малой тяговой нагрузкой достаточно иметь один ведущий мост – основной (как правило, задний). С этой целью привод дополнительных ведущих мостов делают отключаемым через узел трансмиссии, который называют раздаточной коробкой. При этом часто используют фрикционные муфты с гидравлическим сжатием.

Внутри основных ведущих мостов часто размещают тормоза ведущих колёс. Они могут быть колодочными и ленточными, но в последнее время наиболее распространёнными становятся многодисковые, в том числе мокрые.

Ведущие мосты гусеничных тракторов выполняют функцию механизма поворота (рулевого управления). Такой механизм может иметь разностно-тяговое и разно­стно-скоростное действие.

В первом случае воздействие водителя приводит к ограничению крутящего момента на оси соответствующего ведущего колеса, т.е. тягового усилия соответствующей гусеницы. Для этого в механизме используются либо фрикционные многодисковые муфты с регулируемым сжатием, либо планетарные механизмы с регулируемым тормозом замыкающего звена (чаще всего солнечной шестерни). Ослабление сжатия муфты или затяжки тормоза приводит к появлению скольжения внутри механизма, снижающего передаваемый момент. Возникающее различие тяговых усилий гусениц образует момент сил, поворачивающий трактор вокруг вертикальной оси.

В некоторых случаях, например, при малой или отсутствующей тяговой нагрузке и на вязкой почве, даже полного прекращения тяги отстающей гусеницей может оказаться недостаточно для осуществления поворота. Тогда её притормаживают соответствующим тормозом, также размещённым в ведущем мосту. Тем самым на этой гусенице создаётся отрицательная тяга, увеличивающая поворачивающий момент.

Разностно-скоростное действие заключается в том, что ступенчато или плавно вводится неравенство передаточных отношений от двигателя к ведущим колёсам. Они начинаются вращаться с разными частотами, вследствие чего появляется разность скоростей перематывания гусениц, и трактор поворачивает. При этом можно добиться даже перематывания в разные стороны, что приводит к вращению трактора на месте вокруг собственной вертикальной оси. Чаще всего в современных тракторах механизмы поворота с таким действием устроены по двухпоточной схеме с двумя дифференциалами и гидрообъёмным контуром.

Бортовые передачи являются заключительными звеньями тракторных трансмиссий. Они предназначены как для окончательной редукции, так и для увеличения дорожного просвета. Конструктивно они могут быть выполнены как обычные шестерённые редукторы в корпусах, состыкованных с корпусами ведущих мостов, так и в виде колёсных редукторов, чаще всего планетарных, в том числе размещаемых непосредственно внутри диска колеса. В ряде конструкций специализированных тракторов корпуса конечных передач могут поворачиваться относительно остова трактора, что позволяет сохранять горизонтальное положение остова при работе на склонах или регулировать дорожный просвет.