Призначення і класифікація трансмісій тракторів і автомобілів

Умови роботи тракторів та автомобілів у сільськогосподарському виробництві дуже різні (рельєф місцевості і дорожні умови, технологічні операції, механічні властивості ґрунту тощо). В залежності від цих умов повинні змінюватися тягові й швидкісні показники трактора або автомобіля. Для цього на автотракторній техніці призначена трансмісія.

Трансмісія об’єднує механізми і складальні одиниці, за допомогою яких обертання від колінчастого вала двигуна трансформується, розподіляється і передається до рушіїв (ведучих коліс або зірочок), вала відбору потужності й гідроприводу.

Трансмісія призначена для плавного рушання з місця трактора або автомобіля, зміни їх швидкості і напряму руху (вперед або назад), здійснення або полегшення поворотів, а також для передачі крутного моменту робочим органам сільськогосподарських машин, які агрегатуються з тракторами, і приводу гідрофікованого робочого обладнання.

За способом трансформації обертального руху розрізняють ступінчасті, безступінчасті і комбіновані трансмісії.

За принципом роботи трансмісії бувають механічні, гідравлічні, електричні, комбіновані (гідромеханічні, електромеханічні).

Основними показниками трансмісії є коефіцієнти трансформації і корисної дії та загальне передаточне число.

Коефіцієнт трансформації становить

, (1)

де , – крутний момент відповідно на ведучих колесах (зірочках) і на колінчастому валу двигуна.

Загальне передаточне число дорівнює

, (2)

де , – частота обертання відповідно колінчастого вала двигуна і ведучих коліс (зірочок).

Коефіцієнт корисної дії (ККД)

. (3)

Крутний момент на ведучих елементах рушія називають ведучим моментом. Він визначається з виразу (3)

. (4)

Ступінчасті трансмісії забезпечують кілька постійних передаточних чисел , ... при постійному значенні частоти обертання колінчастого вала. При ступінчастій трансмісії існують такі режими, на яких неможливо повністю використати потужність двигуна.

Безступінчасті трансмісії забезпечують безперервність й автоматичність зміни крутного моменту. Вони дають змогу на будь-якому режимі повністю завантажити двигун. Проте безступінчасті трансмісії складніші за конструкцією і мають менший ККД.

Комбіновані трансмісії – сукупність ступінчастих передач з безступінчастим регулюванням крутного моменту в межах однієї передачі. Вони розширюють діапазон регулювання крутного моменту і зберігають переваги безступінчастої трансмісії.

Механічна трансмісія складається з механічних пристроїв і складальних одиниць, які за допомогою шестерень, пасів, фрикційних елементів знімають і передають крутний момент між валами та впливають на частоту обертання. Найпоширенішими на автотракторній техніці є ступінчасті трансмісії. Зміна передаточного числа механічної ступінчастої трансмісії здійснюється за допомогою коробки передач при введенні у зачеплення зубчастих коліс з різним числом зубців. Ступінчасті коробки передач мають набір зубчастих коліс, що дає змогу одержувати у сучасних автомобілях 4 – 5 ступенів (передач), а в тракторах – до 16 і більше. У механічних трансмісій високий ККД і порівняно низька вартість, тому їх найчастіше застосовують на тракторах і автомобілях.

Електрична трансмісія складається з генератора постійного струму, якір якого приводиться у рух від двигуна внутрішнього згоряння. Електрична енергія від генератора по кабелях надходить до тягових електродвигунів, встановлених у ведучих колесах або зірочках. Перевагами таких трансмісій є легкість передачі енергії і безступінчастість регулювання, недоліками – низький ККД, значна маса агрегатів, висока вартість. Застосовуються такі трансмісії на автомобілях БелАЗ.

У гідравлічній трансмісії передача механічної енергії здійснюється за допомогою рідини і основним елементом її є гідравлічна передача. Гідравлічні передачі поділяються на гідрооб’ємні і гідродинамічні. У гідрооб’ємній передачі механічна енергія передається мастилом, яке під робочим тиском, який створюється насосом, спрямовується розподільчим пристроєм до приводних гідромоторів ведучих коліс. Такі трансмісії дають змогу безступінчасто та у значних діапазонах регулювати частоту обертання ведучих коліс тракторів і автомобілів. До недоліків слід віднести низький ККД, велику масу агрегатів, потребу у високій точності виготовлення і забезпечення герметичності.

Електромеханічна трансмісія відрізняється від механічної тим, що замість коробки передач використовується електрична передача, яка складається з генератора й електродвигуна постійного струму. Електрична передача автоматично і безступінчасто змінює крутний момент і швидкість руху відповідно до опору руху. Але у таких трансмісіях невисокий ККД, значна маса і вартість.