ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА ВЕДУЩЕГО МОСТА КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, точнее к элементам конструкции ведущего моста колесного трактора 5-го тягового класса - Кировец К-701. Главная передача передает мощность от продольных относительно трактора валов к поперечным полуосям колесного хода, а встроенный дифференциал разделяет поток мощности на два потока, подводимых к правому и левому по ходу трактора колесам.
Конструкция и свойства (параметры) главной передачи определяется, в основном, исполнением ведущей и ведомой конических шестерен и встроенного дифференциала.
Известна Главная передача переднего моста трактора МТ3-82 [с информацией можно ознакомиться в сети Интернет по адресу http://fermer.zol.ru/a/158ee/] трактора 2-го тягового класса. Она представляет собой пару конических шестерен со спиральными зубьями. Ведущая шестерня выполнена как одно целое со шлицевым валом и смонтирована в стакане на двух конических роликовых подшипниках. Стакан установлен в расточке корпуса моста и крепится к его фланцу болтами. Ведомая шестерня вместе с дифференциалом вращается на двух конических роликовых подшипниках, один из которых расположен в корпусе, а другой в крышке моста. Передний подшипник ведущей шестерни напрессован на вал, задний может перемещаться. На шлицевом конце ведущей шестерни находится фланец для подсоединения карданного вала. Дифференциал заднего моста тракторов семейства МТЗ имеет корпус с установленной в нем крестовиной, на которую надето четыре сателлита с опорными шайбами. Сателлиты постоянно зацепляются с двумя полуосевыми шестернями, ступицы которых вставлены в расточки корпуса и крышки дифференциала. Дифференциал обеспечивает разную частоту вращения ведущих колес при повороте трактора, однако ухудшает его тяговые качества. Для блокировки дифференциала на тракторах МТЗ применен автоматически действующий механизм. Исполнение шестерен со спиральным зубом способствует повышению плавности зацепления и уменьшению уровня шума.
Известна конструкция Главной передачи ведущего моста трактора ХТЗ-150К-09-25 [Руководство по эксплуатации трактора ХТЗ-150К-09-25, стр. 11 и 184 [с информацией можно ознакомиться в сети Интернет по адресу http://xtz.ua/ru/service-center.html] - трактора 3-го тягового класса. Главная передача имеет в своем составе установленную в картере коническую зубчатую передачу со спиральным зубом. Ведущая зубчатая шестерня установлена на двух конических подшипниках во втулке, расположенной в горловине картера. На ведущей зубчатой шестерне закреплен фланец для подсоединения карданного вала. Ведомая зубчатая шестерня установлена на корпусе дифференциала. Дифференциал выполнен коническим с четырьмя сателлитами и автоматической блокировкой. Дифференциал вращается на двух конических роликовых подшипниках, которые установлены в корпусе. Основным недостатком конструкции является использования дифференциала описанной конструкции, т.к. он не обеспечивает жесткую блокировку между полуосями, работает с постоянным проскальзыванием, блокировка срабатывает только при значительной разнице скорости вращения полуосей, что снижает проходимость трактора. Исполнение шестерен со спиральным зубом, как и в описанном выше аналоге, способствует повышению плавности зацепления и уменьшению уровня шума.
В качестве прототипа принята Главная передача ведущего моста трактора Кировец К-701 [Агеев Л.Е. и др. Сверхмощные тракторы сельскохозяйственного назначения Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1986, с электронным изданием можно ознакомиться в сети Интернет по адресу: http://sinref.ra/000_uchebniki/05300_traktora/009_sverhmoshnie_traktora_sh_naznachenia_ageev_1986/021.htm] - трактора 5-го тягового класса. Главная передача имеет в своем составе картер, вставку и две конические шестерни - ведущую и ведомую. Ведущая коническая шестерня установлена на двухрядном коническом роликовом подшипнике и роликовом подшипнике. На валу ведущей шестерни закреплен фланец карданной передачи. Вставка, стакан, в котором установлен упомянутый роликовый подшипник, установлены в картере, имеющем соответствующие посадочные места.
Встроенный в главную передачу дифференциал представляет собой кулачковый механизм свободного хода, то есть является двухсторонней зубчатой муфтой свободного хода. Дифференциал имеет корпус, ведущую муфту с кулачками, размещенными с обеих сторон, две ведомые полумуфты, кольцо ведущей муфты, два разрезных кольца ведомых полумуфт и две ступицы ведомых полумуфт. Муфта закреплена между ступицей и чашкой корпуса дифференциала. Дифференциал вращается на шариковом подшипнике, установленный в картере и двухрядном коническом роликовым подшипнике, установленный во вставке. Дифференциал блокирует полуоси при прямолинейном движении и поворотах на скользких грунтах, в результате чего оба колеса будут иметь одинаковую частоту вращения. При поворотах на твердых дорогах "наружное" колесо автоматически отключается, следовательно, тяговое усилие передается только "внутреннему" колесу.
Ведомая коническая шестерня закреплена с помощью крепежных элементов на ступице дифференциала.
В главной передаче трактора Кировец К-701 (в прототипе), использованы конические шестерни с зерольным зубом (с нулевым углом наклона линии зуба) [Гуревич A.M., Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили, стр. 340. - М. "Колос", 1978 г.]. Применение таких шестерен сопряжено с высоким уровнем шума главной передачи и не позволяет применять двигатели повышенной мощности.
Зубчатая передача является главным источником вибраций и шума в работе моста, и уровень шума является одним из важнейших эксплуатационных показателей его работы. Как видно из приведенных выше источников, известно применение в главных передачах тракторов 2-го – 3-го тяговых классов конических шестерен со спиральным зубом, что, как известно, уменьшает уровень шума [см. в сети Интернет по адресу http://www.ngpedia.ru/id43406p3.html]. Однако для тракторов таких тяговых классов в главных передачах применяются дифференциалы, конструкция которых не приемлема для тракторов 5 тягового класса и выше, таких как Кировец К-701 из-за высокого момента двигателей (на Кировце К-701 используются двигатели до 2000 н*м и мощностью до 309 кВт). С другой стороны, в тракторе Кировец К-701, в котором использован дифференциал, представляющий собой кулачковый механизм свободного хода, хорошо зарекомендовавший себя в конструкции главной передачи, применена пара конических шестерен с зерольным зубом, о недостатках которых указано выше.
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств, а именно создание усовершенствованной конструкции главной передачи трактора Кировец К-701 с сохранением общей компоновки. Достигаемый технический результат - уменьшение шума при работе главной передачи при одновременном обеспечении возможности применения двигателей большей мощности за счет изменения формы зуба зубчатой передачи и при обязательном сохранении преимуществ от применения кулачкового механизма свободного хода в качестве дифференциала (сохранение ресурса и проходимости).
Поставленная задача решается тем, что главная передача ведущего моста колесного трактора содержит картер и размещенную в нем коническую зубчатую передачу, включающую ведущий вал-шестерню и ведомую шестерню. Вал ведущего вала-шестерни установлен на двухрядном коническом подшипнике, наружная обойма которого запрессована в стакане, установленном в горловине картера. Противоположный конец упомянутого вала установлен на роликовом подшипнике, расположенном в перегородке картера. Ведомая шестерня закреплена на встроенном в главную передачу дифференциале, который представляет собой кулачковый механизм свободного хода. Сам дифференциал установлен на шариковом подшипнике, закрепленном в картере, и на двухрядном коническом роликовом подшипнике, установленном во вставке картера, которая соединена с картером. От прототипа отличается тем, что шестерни конической зубчатой передачи выполнены с круговым зубом с углом наклона линии зуба α=30°
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан вариант реализации. Пример иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг. 1 - модернизированная, согласно заявляемой полезной модели, главная передача трактора Кировец К-701, осевой разрез; Фиг. 2 - конические шестерни главной передачи, Фиг. 3 - дифференциал главной передачи. На Фигурах показаны основные функциональные элементы главной передачи, и не показаны и не описаны в примере прокладки, крепежные и прочие элементы, служащие для уплотнения и регулировки зазоров между шестернями и зазоров подшипников.
Главная передача ведущего моста трактора содержит картер 1, в котором расположена коническая передача с круговым зубом с углом наклона линии зуба α=30°. Коническая передача состоит из ведущего зубчатого вала-шестерни, состоящего из шестерни 2 и вала 3, и ведомой зубчатой шестерни 4. На валу 3 ведущего зубчатого вала-шестерни закреплен фланец 5 карданной передачи. Вал 3 ведущего зубчатого вала-шестерни установлен на двухрядном коническом подшипнике 6, наружная обойма которого запрессована в стакане 7, установленном в горловине 8 картера 1. Двухрядный конический подшипник 6 закреплен крышкой 9. Кроме того, вал 3 ведущего зубчатого вала-шестерни установлен на роликовом подшипнике 10, расположенном в перегородке 11 картера 1.
Ведомая зубчатая шестерня 4 установлена на встроенном в главную передачу дифференциале 12, который представляет собой кулачковый механизм свободного хода. Дифференциал 12 установлен на шариковом подшипнике 13, закрепленном в перегородке 11 картера 1, и на двухрядном коническом роликовом подшипнике 14, который установлен во вставку 15. Вставка 15 крепиться к картеру 1. Полуоси 16 и 17 связывают дифференциал с ведущими колесами трактора.
Картер 1 является литой деталью и его элементы - горловина 8 и перегородка 11, входят в состав единой неделимой конструкции. Простановка отдельных позиций на эти элементы сделана с целью упрощения понимания конструкции, представленной на чертежах.
Дифференциал в заявляемой главной передаче ведущего моста колесного трактора повторяет конструкцию дифференциала главной передачи трактора "Кировец" 701. Дифференциал 12 имеет корпус, состоящий из ступицы 18 (именно на ней закреплена ведомая шестерня 4), чаши 19 и ведущей муфты 20, соединенных специальными болтами 21, кольца 22 ведущей муфты, двух разрезных колец 23 и 24, двух ведомых полумуфт 25 и 26 и двух ступиц 27 и 28 ведомых полумуфт. В ведущую муфту 20 запрессована шпонка 29. Кольцо 22 ведущей муфты фиксируется с помощью стопорного кольца 30. Оно и ведущая муфта 20 имеют с обеих сторон торцовые зубья. Ведомые полумуфты 25 и 26, каждая с одной стороны имеют ряд внутренних зубьев, которыми они зацепляются с наружными зубьями ступиц 27 и 28 ведомых полумуфт, а с другой стороны - два ряда торцовых зубьев (наружный и внутренний).
Главная передача работает следующим образом. При вращении фланца 5 карданной передачи и, соответственно, вала 3 ведущего зубчатого вала-шестерни крутящий момент от этой шестерни 2 передается на находящуюся с ней в зацеплении ведомую зубчатую шестерню 4. От шестерни 4 крутящий момент передается на дифференциал 12 и затем от последнего - на колесные полуоси 16 и 17.
Работа самого дифференциала 12 описана выше - при описании прототипа. Как известно [см. например - Гусаков и др. Конструкция автомобиля. Шасси. - М.: 2000, стр. 189], в данных механизмах скольжение зубьев происходит при отсутствии на них полезной нагрузки, вследствие чего такие дифференциалы имеют высокую долговечность.
Как показали исследования, применение в главной передаче зубчатых конических колес с круговым зубом с углом наклона линии зуба 30° позволяет увеличить мощность двигателя на 25% и снизить уровень шума на 10 дБ по сравнению с прототипом. Сохранение в конструкции главной передачи дифференциала, представляющего собой кулачковый механизм свободного хода, позволяет сохранить преимущества конструкции главной передачи трактора Кировец К-701 в части ресурса и проходимости.