Модернизация трактора

• механические;
• гидромеханические;
• гидрообъёмные;
• электромеханические.

Наибольшее распространение на современных отечественных и зарубежных автомобилях и тракторах получили механические и гидрообъёмные трансмиссии.

 

3.1.1. Электромеханическая трансмиссия

 

Электрические передачи находят применение в основном на машинах большой мощности. При малых мощностях они получаются переутяжелёнными  и имеют низкий КПД. Применяются электромеханические трансмиссии постоянного и переменного тока. Электромеханические трансмиссии обладают преимуществами:

• плавно, бесступенчато изменяют крутящий момент;
• имеют упрощенную механическую часть привода;
• меньшая масса трансмиссии на единицу массы машины для автомобилей с двигателем мощностью более 700…800,кВт.

Несмотря на ряд преимуществ, электропередача пока не получила широкого распространения на автомобилях и тракторах из-за следующих недостатков: больших масс агрегатов трансмиссий, превышающих массы механических и гидравлических трансмиссий; сравнительно низкого КПД; большого расхода дорогостоящих материалов; высокой стоимости изготовления; относительно больших величин неподрессоренных масс.

 

3.1.2. Гидромеханическая трансмиссия.

 

Гидромеханические трансмиссии включают гидравлические и механические преобразователи крутящего момента. В практике автотракторостроения распространение получили гидромеханические трансмиссии с гидромеханическими трансформаторами, при этом возможно последовательное и параллельное соединение их с механической частью трансмиссии.

В качестве механических ступеней в гидромеханических трансмиссиях используются планетарные редукторы, ступенчатые коробки передач с переключением передач, как с разрывом, так и без разрыва потока мощности. Механическая часть гидромеханической трансмиссии от гидротрансформатора до двигателя машины одинакова с механической трансмиссией.

Основные достоинства гидромеханических трансмиссий:

• автоматическое и непрерывное изменение силы тяги на каждой передаче в соответствии  с сопротивлением движению;
• меньшее число ступеней, сокращающее число переключений, что существенно облегчает работу водителя.

Вместе с тем гидродинамические передачи обладают рядом существенных недостатков: пониженным максимальным значением КПД и значительным снижением его при изменении режимов работы, что приводит к повышению расхода топлива; усложненной конструкцией трансмиссии в целом из-за введения дополнительного агрегата (гидротрансформатора); обеспечения охлаждения рабочей жидкостью и, как следствие, повышение стоимости машины.

 

3.1.3. Гидрообъёмная трансмиссия.

 

Гидрообъёмная трансмиссия- это устройство для передачи движения, в состав которого входит объёмный гидропривод.

Мощность двигателя в такой трансмиссии передаётся ведущим органам машины от перемещения замкнутого объёма жидкости между вытеснителями насоса и гидроматора. Ряд положительных свойств гидрообъёмной трансмиссии в сочетании с широким применением гидрофицированного технологического оборудования способствует использованию этих передач в конструкциях как зарубежных, так и отечественных лесозаготовительных машин. К достоинствам гидрообъёмных передач, при использовании их в качестве основных агрегатов трансмиссий, относятся:

• бесступенчатое регулирование скорости и плавность передачи крутящего момента;
• реверсивность и возможность двигателя на малых “ползучих” скоростях;
• удобство компоновки и минимальное использование механических звеньев;
• возможность объединения гидропривода с механизмом поворота;
• лёгкость управления его автоматизации.

Наряду с достоинствами, эти передачи имеют ряд существенных недостатков: снижение КПД трансмиссии при больших диапазонах регулирования и, как следствие, неэкономичность длительной работы машины на режимах, не соответствующих номинальным нагрузкам; несколько большая масса трансмиссии на единицу передаваемой мощности; более высокая стоимость трансмиссии.

Для лесных машин, имеющих гидрофицированное рабочее оборудование, этот тип трансмиссий наиболее перспективен.

 

3.1.4 Механическая трансмиссия

 

Механические трансмиссии отличает простота конструкции, надёжность, высокий КПД, низкая стоимость. Масса этих трансмиссий значительно ниже, чем у других типов передач.

Существенные недостатки механических трансмиссий: ступенчатое регулирование передаточного числа, разрыв силового потока и ударные нагрузки при переключениях передач; трудность управления; сложность компоновки на многоприводных машинах.

Хотя механические передачи имеют существенные недостатки, но, тем не менее, перечисленные положительные качества механических трансмиссий обуславливают их повсеместное применение на современных лесных машинах. [17]

В разрабатываемой лесотранспортной машине применяем механическую трансмиссию.

 

  3.2 Общие сведения о разрабатываемой лесотранспортной машине

 

В качестве базовой машины для разрабатываемой лесотранспортной машины используется модифицированный трактор Т-25А1, краткая техническая характеристика которого представлена в таблице 3.1.

 

 

 

 

Таблица 3.1. Краткая техническая характеристика трактора Т-25А1

Показатели	Т-25А1
Тип трактора	Универсально-пропашной
Тяговый класс, кН	6
Модель двигателя	Д-21А1
Номинальная мощность двигателя, кВт	18,50
Номинальная частота вращения коленчатого вала, об./мин	1800
Максимальный крутящий момент, Н.м	122
Частота вращения вала отбора мощности, об./мин	549
Гидронавесная система:           - масляный насос	НШ-10ЕЛ
- распределитель	Р75-В2
Продольная база трактора, мм	1775
Наименьший радиус поворота, м	3,6
Масса трактора, кг:           - конструктивная	1600
- эксплуатационная	1725
Расчетные скорости движения без буксования при номинальной мощности двигателя (км/ч, числитель) и соответствующее им тяговое усилие (кН, знаменатель):           - первая передача	6,40/7,74
- вторая передача	8,10/5,76
- третья передача	9,40/4,70
- четвёртая передача	11,90/3,38
- пятая передача	14,90/2,36
- шестая передача	21,90/1,06
Размер шин, мм:           - передних колёс	170 - 406
- задних колёс	240 - 813

 

 

Модифицированный колёсный трактор представляет собой одноосный моторный модуль базового трактора Т-25А1 в агрегате с активным полуприцепом. Для переналадки базового сельскохозяйственного трактора в одноосный модуль с него снимается передний мост с колёсами, рулевой механизм и передаточные детали рулевого механизма. Задние ведущие колёса трактора перемещают вперёд путём поворота бортовых передач, что обеспечивает лучшее распределение нагрузок на колёса трактора и полуприцепа.

Активный полуприцеп состоит из двух полурам соединённых универсальным шарниром, среднего и заднего ведущих мостов и колёс. Передняя полурама жестко крепится к корпусу трактора. На задней полураме монтируются ведущие мосты с тормозами и конечными передачами.

Универсальный шарнир, соединяющий полурамы полуприцепа, обеспечивает их взаимный поворот вокруг вертикальной и горизонтальной осей, это позволяет улучшить конструкцию рулевого управления и улучшить маневренность машины.

Поворот колёсного трактора в агрегате с активным полуприцепом осуществляется с помощью силовых гидроцилиндров, за счёт складывания полурам полуприцепа, то есть относительного их углового перемещения в горизонтальной плоскости вместе с осями ведущих колёс.

 

3.3 Разработка компоновочно-кинематической схемы лесотранспортной машины

 

В целях уменьшения стоимости изготовления лесотранспортной машины, сокращения номенклатуры деталей, упрощения эксплуатации и ремонта разрабатываемой машины, необходимо подобрать узлы трансмиссии от уже существующих конструкций.

Унификация машины достигается за счет того, что такие узлы как картер среднего и заднего ведущих мостов, главная передача, сдвоенная обгонная муфта, полуоси, карданные передачи заимствованы от переднего ведущего моста сельскохозяйственного трактора Т-40АМ. Тормоза и конечные передачи унифицированы с тормозами и конечными передачами базового трактора Т-25А1. Оригинальными узлами являются передняя и задняя полурамы, а также синхронизирующий редуктор. [3]

Кинематическая схема лесотранспортной машины представлена на рис. 3.1.

Привод среднего и заднего мостов полуприцепа осуществляется от дифференциала трактора с помощью синхронизирующего редуктора, установленного на корпусе главной передачи. От синхронизирующего редуктора через карданные передачи. Крутящий момент передаётся на средний и задний ведущие мосты, которые имеют в качестве дифференциала сдвоенную обгонную муфту двустороннего действия храпового типа. Обгонная муфта автоматически включает привод колёс полуприцепа, когда буксование колёс трактора превысит четыре процента.

Передаточное число синхронизирующего редуктора выбирается с расчетом, чтобы крутящий момент передавался на колёса полуприцепа, при буксовании колёс трактора более четырёх процентов. При меньшем буксовании колёс трактора полуприцепа колёса полуприцепа являются ведомыми. Таким образом, при движении машины по плотному грунту, обеспечивающему большой коэффициент сцепления, крутящий момент передаётся только передним колёсам машины, причем за счет симметричного дифференциала крутящий момент передаётся равномерно на оба колеса, и в этом случае тяговое усилие обеспечивают только передние колёса. При движении же по бездорожью, когда  коэффициент сцепления с грунтом снижается, а буксование увеличивается, крутящий момент распределяется на все колёса лесотранспортной машины.

Из перечисленного выше следует, что применение обгонной муфты значительно повышает проходимость лесотранспортной машины и позволяет ей успешно преодолевать различные препятствия: пни, лежащие деревья, глубокий снег и др. [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                3.4 Расчет и построение тяговой характеристики

 

Для построения тяговой характеристики определяем на каждой передаче скорость движения V_а и свободную силу тяги при соответствующих им частотам вращения двигателя.

 

3.4.1 Определение скорости движения [16]

 

                                    (3.1)

где r- радиус колёс машины, м;

      U_m- передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче;

      n- частота вращения, мин ^-1.

 

3.4.2 Определение свободной силы тяги [16]

 

                                                               (3.2)

где Р_w- сопротивление воздушной среды, Н (так как скорость движения машины меньше 25 км/ч, то сопротивление воздушной среды не учитываем);

       Р_к - касательная сила тяги, Н;

                        (3.3)

где β- коэффициент, учитывающий затраты мощности на привод вспомогательных агрегатов, β=0,08 [16];

       η- КПД трансмиссии,  η=0,8 [16];

       М_е - крутящий момент двигателя, Н^.м [16],

,                                               (3.4)

где N_е. - мощность двигателя, кВт [16],

 

                  (3.5)

где N_ен - максимальная мощность двигателя, N_Е=18,5 кВт;

       n_ен - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, n_е.=1800 мин ^-1;

       А;В - постоянные коэффициенты Лейдермана, А=0,87, В=1,13 [16].

 

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.

 

 Таблица 3.2 Параметры тяговой характеристики

n,мин -1	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800
Ne, кВт	10,96	12,22	13,42	14,54	15,56	16,46	17,22	17,83	18,26	18,5
Ме, Н.м	116,3	116,7	116,5	115,7	114,3	112,3	109,7	106,4	102,6	98,2
1 передача, Ump=62.56
Vа,км/ч	3,14	3,49	3,85	4,19	4,54	4,89	5,24	5,59	5,94	6,29
Ра, Н	9232,6	9264,4	9248,5	9185,0	9074,0	8915,1	8708,7	8446,7	8145,1	7795,7
2 передача, Ump=49.50
Vа,км/ч	3,98	4,41	4,86	5,30	5,74	6,18	6,63	7,07	7,51	7,95
Ра, Н	7305,2	7330,4	7317,8	7267,6	7179,6	7054,0	6890,7	6683,4	6444,7	6168,3
3 передача, Ump=42.50
Vа,км/ч	4,63	5,15	5,66	6,17	6,69	7,20	7,72	8,23	8,75	9,26
Ра, Н	6272,2	6293,7	6283,0	6239,8	6164,3	6056,5	5916,2	5738,3	5533,3	5296,0
4 передача, Ump=33.63
Vа,км/ч	5,85	6,5	7,15	7,8	8,45	9,10	9,75	10,40	11,05	11,70
Ра, Н	4963,1	4980,2	4971,7	4937,5	4877,8	4792,4	4681,5	4540,7	4378,5	4190,7
5 передача, Ump=24.28
Vа,км/ч	8,11	9,01	9,91	10,81	11,71	12,61	13,51	14,41	15,31	16,21
Ра, Н	3583,3	3595,6	3589,4	3564,8	3521,6	3460,0	3380,0	3278,2	3161,2	3025,6
6 передача, Um=16.45
Vа,км/ч	11,96	13,29	14,62	15,95	17,28	18,61	19,94	21,27	22,60	23,93
Ра, Н	2427,7	2436,1	2431,9	2415,2	2386,0	2344,2	2290,0	2221,0	2141,7	2050,0