§ 9. Электромеханические трансмиссии

Трансмиссия трактора (автомобиля) с электрической и механиче- ской передачами называется электромеханической.

В электромеханических трансмиссиях механическая энергия двига- теля внутреннего сгорания преобразуется генератором в электрическую энергию, а затем в тяговых электродвигателях вновь в механическую. На автомобиле (тракторе) с электромеханической трансмиссией уста- навливается двигатель 3 (рис. 214), приводящий во вращение якорь ге- нератора 1 постоянного тока и ротор генератора 2 переменного тока. Генератор 1 питает тяговые электродвигатели 4, встроенные в колеса автомобиля и объединенные с колесными редукторами, составляющими механическую часть трансмиссии. Это обеспечивает компактность кон- струкции и высокую проходимость автомобиля, так как на каждое ко- лесо подводится крутящий момент, величина которого не зависит от момента на любом другом из них. Генератор 2 переменного тока пи- тает электродвигатели 5 вспомогательных механизмов.

Выбор постоянного тока для электромеханических трансмиссий тракторов и автомобилей, несмотря на его известные недостатки в срав- нении с переменным током, объясняется трудностями бесступенчатого регулирования скорости вращения и нагрузки асинхронных двигателей переменного тока.

К недостаткам электромеханических трансмиссий следует отнести относительно высокую массу и низкий к. п. д. Они наиболее перспектив- ны для тракторов и автомобилей большой (свыше 220 кВт) мощности.

Рис. 214. Схема автомобиля с электромеха- нической трансмиссией:

1 — генератор постоянного тока; 2 — генератор переменного тока; 3 —двигатель внутреннего сгорания; 4 — тяговые электродвигатели; 5 — электродвигатели вспомогательных механизмов.

По схеме, приведенной на рисунке, выполнен дизельэлектрический трактор ДЭТ-250М мощностью 220 кВт (300 л.е.).

Глава 29

СЦЕПЛЕНИЯ

§ 1. Общие сведения

Сцеплением называется механизм трансмиссии трактора (автомо- биля), передающий крутящий момент двигателя и позволяющий крат- ковременно отъединить двигатель от трансмиссии и плавно их соеди- нить. Сцепление предохраняет трансмиссию от перегрузок, ограничивая максимально передаваемый крутящий момент.

Сцепление должно надежно передавать наибольший крутящий мо- мент от двигателя к первичному валу коробки передач; обеспечивать чистоту выключения — быстро и плавно разобщать ведущие и ведомые части и плавно их соединять, тем самым постепенно нагружая меха- низмы трансмиссии и увеличивая ускорение машины; иметь ограничен- ный момент инерции ведомых частей; обеспечивать удобство обслужи- вания и регулировок, легкость управления и высокую надежность.

На автомобилях и тракторах применяют фрикционные сцеп- ления, работающие с использованием сил трения. Они называются ди- сковыми, так как имеют плоские рабочие поверхности ведущего и ведомого элементов (дисков).

Фрикционные сцепления получили широкое распространение из-за простоты конструкции, удобства эксплуатации и ремонта, хорошей чи- стоты и плавности включения, небольшого момента инерции ведомых частей. Данные сцепления характеризуются количеством ведущих эле- ментов (дисков) и обычно бывают одно- или двухдисковыми. Количе- ство дисков определяется крутящим моментом двигателя и диаметром ведомого диска, который принимается таким, чтобы ограничивать мо- мент инерции ведомых частей пределами, достаточными для обеспече- ния безударного переключения шестерен коробки передач. По способу сжатия дисков сцепления подразделяются на пружинные, центробеж- ные и комбинированные.

В сцеплениях с центробежным нажимным механизмом сжатие дис- ков происходит под действием центробежных сил вращающихся масс. На практике этот способ сжатия дисков применяется как дополнение к действию пружинного механизма. Сцепления, имеющие оба способа сжатия дисков, называются комбинированными. Автотракторные сцеп- ления, как правило, являются постоянно замкнутыми: они находятся во включенном состоянии до того момента, пока для выключения и удержания в выключенном состоянии не будет приложена внешняя сила.

Основные размеры фрикционного дискового сцепления диктуются условиями надежной передачи наибольшего крутящего момента дви- гателя. Момент трения сцепления (Н-м) определяется по формуле

Мфр = (Шк.макс = [IzRcp Р, (101)

где (г — коэффициент трения рабочих поверхностей дисков; R_cР — средний радиус тре- ння, м; Я —сила сжатия поверхностей трения, Н; г — число поверхностей трения; Р — коэффициент запаса сцепления; Мк.макс — максимальный крутящий момеит двигате- ля, Н-м.

Коэффициент запаса принимается по условиям обеспечения на- дежной работы и равен для тракторных сцеплений 2,0—2,5 и для ав- томобильных — 1,2—2,0.

Отметим некоторые особенности конструкций, общие для большин- ства сцеплений.

Ведущие части сцеплений размещаются на маховике двигателя. При этом обращенная к ним поверхность маховика служит одним из ведущих дисков. Большая масса маховика способствует хорошему ох-

лаждению деталей сцепления, его компактности. При этом уменьша- ется расход металла на маховик, так как детали сцепления дополня- ют его массу до требуемой.

Ведущие нажимные диски из- готавливают из серого перлитного чугуна, обладающего хорошей теп- лопередающей способностью. Ве- домые диски, чтобы их масса, а сле- довательно, и момент инерции были невелики, делают из тонкой, упру- гой листовой стали и облицовыва- ют (на клею или заклепках) на- кладками из фрикционного мате- риала — асбокартона, асбокаучука, асбобакелита. Фрикционные мате- риалы должны обеспечивать высокий коэффициент трения при по- вышенном нагреве, больших удельных давлениях и скоростях сколь- жения.

Пружинящая способность тонкого стального диска повышает плав- ность включения и выключения сцепления. Для получения достаточно большой силы сжатия дисков используется до десяти (и более) пру- жин. В результате трения дисков пружины нагреваются. Для того что- бы они не теряли упругих свойств, между нажимным (ведущим) дис- ком и пружиной устанавливают теплоизолирующие прокладки — под- пятники.

Сцепление состоит из собственно сцепления и его привода, предна- значенного для управления сцеплением. Привод может быть механиче- ским, гидравлическим и электромагнитным.

Механический привод, включающий в себя только меха- нические устройства (рис. 215), наиболее распространен на тракторах — он прост и представляет собой систему тяг и рычагов, передающих усилие от педали к отжимным рычагам сцепления. Его недостатки — возможные деформации деталей, трение и износы в шарнирах и соеди- нениях, нарушающие регулировку.

Гидравлический и электромагнитный приводы сцепления включают в себя соответственно гидравлическое или элек- тромагнитное устройство. Они лишены отмеченных недостатков меха- нического привода и перспективны для автомобилей с автоматическим изменением передаточных чисел (автоматических трансмиссий).

Управление сцеплением должно быть легким. Выключение сцепле- ния в процессе переключения передач должно проводиться за 0,15— 0,25 с.

В рабочем состоянии ведущие и ведомые диски сжаты силой Р (101). Для выключения сцепления необходимо отвести нажимной диск 4 (рис. 215) ка расстояние /', что требует от водителя приложения к педали усилия

Р_а — г-* (Ю2)

<пр

где /_Пр — передаточное число привода.

Передаточное число привода зависит от соотношения плеч а, б, с, d,.e, f рычагов 1, 2, 3 и определяет собой полный ход I педали.

Рис. 215. Схема механического привода сцепления:

I. 2, 3 — рычаги привода; 4 — нажимной диск; 5 — отводка.

Полный ход педали (без учета деформаций и зазоров деталей при- вода) состоит из свободного и рабочего ходов. Свободный ход педали заканчивается в начале действия нажимных пружин и определяется зазором б между подшипником отводки 5 и отжимным рычагом 3, Ра-

бочий ход педали зависит от сжатия нажимных пружин, позволяющих отвести нажимной диск 4 назад от ведомого диска на расстояние

По действующим нормам полный ход педали у тракторов и легко- вых автомобилей не должен превышать 150 мм (для грузовых авто- мобилей 180 мм), а усилие на педали не должно быть больше 120 Н. Если же эти нормы не обеспечиваются, в конструкцию привода вво- дятся механические, вакуумные, гидравлические или пневматические усилители привода сцепления.