Выбор и расчёт механизмов и систем гусеничного трелевочного трактора (стр. 3 из 5)
Коробка передач. Предназначены для возможности изменения передаточного числа трансмиссии, длительного разделения двигателя и ведущих колес на звездочке, обеспечение реверсивного движения.
Тракторные коробки передач, имеющие значительно меньшее передаточное число по сравнению с автомобильными, выполняются двухвальными с прямозубыми шестернями и каретками.
Для уменьшения торцевого износа зубьев шестерен тракторные коробки передач всегда снабжаются блокировочным устройством и тормозом для остановки ведущего вала.
В нашем случае принимаем пятиступенчатую двухвальную коробку передач с переключением передач с остановкой трактора.
Карданная передача. Для компенсации изменения расстояния между агрегатами и возможности сборки карданные передачи всегда имеют шлицевое сочленение. На гусеничных тракторах при малых углах несоосности (3…5˚) валов агрегатов принимаются шарниры с резиновыми втулками, что мы и принимаем для нашего трактора.
Главная передача – наиболее ответственный и сильно нагруженный узел трансмиссии. У тракторов шестерни главной передачи выполняются с резольными и реже прямыми и спиральными зубьями.
Бортовой редуктор. Бортовые передачи тракторов, выполненные в виде цилиндрических редукторов, позволяют реализовать большое передаточное число трансмиссии. Размещение бортовых передач после механизма поворота снижает величину крутящих моментов в механизмах поворота, что облегчает управление трактором и в то же время позволяет увеличить силу тяги на ведущих звездочках.
На нашем тракторе установлен планетарный механизм поворота, одновременно выполняющий роль понижающего редуктора.
Колесная передача. Применение колесных передач позволяет разгрузить дифференциал и полуоси, уменьшить габаритные размеры моста и увеличить дорожный просвет. Колесная передача состоит из цилиндрических шестерен. На нашем тракторе установлена цилиндрическая зубчатая пара (на каждую гусеницу).
3.2. Технологическое оборудование
Технологическое оборудование гусеничного трактора состоит из׃ лебедки, раздаточной коробки и погрузочного устройства.
Трелевочное оборудование состоит из׃ однобарабанной лебедки, собирающего каната, погрузочного щита, чокеров и гидросистемы.
Погрузочный щит – откидной, предназначен для перегрузки передней части пачки на трактор, транспортированию ее в полупогруженном состоянии.
Чокеры служат для зацепки деревьев, а собирающий канат – для сбора зачокерованных деревьев и подталкиванию их к трактору.
Собирающий канат имеет длину 30-45 м и диаметр 17-22 мм. Одним концом он крепится к барабану лебедки, а второй конец снабжен стопорным разрезным кольцом.
3.3. Выбор передаточных чисел силовой передачи
Основной частью гусеничной и колесной машины является трансмиссия, которая осуществляет передачу и изменение крутящего момента двигателя, передаваемого к ведущим органам машины.
Во время работы транспортных машин в различных дорожных условиях требуется маневрировать тяговыми усилиями и скоростями движения для получения большей эффективности. В связи с этим большое значение имеет правильный выбор интервалов между соседними скоростями и тяговыми усилиями, а также число ступеней и состав трансмиссии.
Основные требования к трансмиссии лесотранспортных машин׃
Плавное изменение крутящего момента в интервале рабочих скоростей.
1. Простота конструкции агрегатов и надежность в эксплуатации.
2. Дешевизна изготовления, малый вес и небольшие габаритные размеры.
3. Легкость и удобство управления.
4. Экономичность работы двигателя в широком интервале изменения оборотов.
Из-за специфики условий работы методы выбора передаточных чисел трансмиссии колесных и гусеничных машин имеют некоторые особенности, разобранные ниже.
Для определения передаточных чисел необходимо знать максимальную потребную касательную силу тяги на первой передаче (Рк.max), номинальный крутящий момент двигателя (Мне) наибольшую скорость движения порожнего трактора (Vmax).
Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче (
) должно обеспечить движение машины в самых трудных условиях (fmax, ip) с грузом. Значения определяется их условия преодоления наибольшего дорожного сопротивления по зависимости׃ 
где R3 – радиус ведущей звездочки, м.
В ближайшее время предполагается у всех гусеничных трелевочных тракторов применить унифицированную гусеницу с шагом звена lr=150 мм и числом зубьев ведущей звездочки z=9-13. Задаваясь числом зубьев ведущей звездочки z=11, определим радиус ведущей звездочки׃
Выберем стандартное значение радиуса ведущей звездочки R3=0,263 м.
Вычисленное передаточное число трансмиссии необходимо проверить из условия ограничения по сцеплению гусениц с почвой׃
где φ – коэффициент сцепления гусениц с почвой (φ=0,4).
Окончательный выбор передаточного числа трансмиссии на первой передаче производится из условия׃
Обычно у гусеничных машин величина к1 принимается ближе к расчетному значению по условию сцепления. Т.е. к1=40.
Передаточное число на высшей передаче определяется из условия обеспечения движения порожней машины с максимальной скоростью׃
Сцепление
Наибольшее распространение на современных лесных машинах получили одно- или двухдисковые сцепления постоянно замкнутого типа с периферийными нажимными пружинами. Для обеспечения большой плавности при включении и снижения крутильных колебаний в трансмиссии в ступицах ведомых дисков устанавливают упруго-фрикционные демпферы. При значительных нажимных усилиях для облегчения работы водителя в приводе используют пневмо- и гидроусилительные механизмы.
Выбираем сцепление с числом ведомых дисков, а следовательно поверхностями трения i= 2, так как Nе< 132,5 кВт.
Привод управления подбирается исходя из принятого усилия на педали выключения муфты сцепления: для тракторов Рп = 200 – 250 Н. Допустимый полный ход педали сцепления Sп = 0,15 – 0,2 м.
Для проектируемого гусеничного трелевочного трактора выбираем 2-х дисковую муфту сцепления.
Коробки передач
Коробки передач для гусеничных тракторов выполняются двухзальными с прямозубыми шестернями и каретками. Для уменьшения торцового износа зубьев шестерен тракторные коробки передач всегда снабжаются блокировочным устройством и тормозом для остановки ведущего вала. В сочетании с коробкой может устанавливаться двухступенчатый реверс-редуктор, который удваивает или утраивает число ступеней переднего хода, что позволяет более эффективно использовать машину в зависимости от эксплуатационных условий.
На некоторых трелевочных тракторах для реверсивного или двухскоростного привода лебедки устанавливаются дополнительные коробки.
Минимальное число ступеней в коробке передач, обеспечивающее перекрытие кривых силы тяги, определяют по формулам:
Минимальное число ступеней в коробке передач m определяем из следующей зависимости׃
где Vamax и Vamin– максимальная и минимальная скорости движения машины, км/ч;
nен – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
nm– частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальному крутящему моменту (принимается по скоростной характеристике двигателя).
Принимаем m=5.
Значение передаточных чисел трансмиссии на промежуточных передачах распределяются по закону геометрической прогрессии, что обеспечивает постоянство скорости движения машины в момент перехода на смежную передачу и дает одинаковую степень изменения нагрузки двигателя.
При распределении передаточных чисел по геометрической прогрессии справедлива зависимость׃
к1, …,кm – передаточные числа трансмиссии на соответствующих передачах;
q – знаменатель прогрессии.
Тогда׃
Так как у гусеничных трелевочных тракторов знаменатель прогрессии должен находиться в пределах 1,17-1,67, то m =5.
Определим передаточные числа на 2, 3, 4, 5 передачах׃