КОЛЕСНЫЙ ТРАКТОР

Полезная модель относится к колесным транспортным средствам, а именно к колесным тракторам.
Известно колесное транспортное средство, содержащее двигатель, передние и задние колеса, передний и задний мосты, коробку передач и раздаточную коробку. Раздаточная коробка содержит корпус, ведущий вал с установленной на нем с возможностью свободного вращения ведущей шестерней, механизм включения диапазонов скоростей, валы привода заднего и переднего мостов с шестернями и механизм включения привода [1]. Раздаточная коробка содержит также промежуточный вал, на котором размещены шестерня и зубчатая муфта механизма включения диапазонов, и дифференциал с блокирующим фрикционом. Механизм включения привода выполнен в виде синхронизированной муфты с силовым цилиндром и двумя поршнями. Конструкция раздаточной коробки обеспечивает работу трансмиссии транспортного средства в двух диапазонах скоростей -транспортном и замедленном. При движении транспортного средства в нормальных дорожных условиях постоянно работает только привод заднего моста, а при ухудшении дорожных условий дополнительно может быть включен также привод переднего моста. Таким образом, в известном транспортном средстве постоянно ведущими являются задние колеса, а передние могут быть включены в работу только при необходимости.
Наиболее близким к заявляемому и принятому в качестве прототипа является колесный трактор, содержащий двигатель, передние и задние колеса, передний и задний мосты, коробку передач и раздаточную коробку, включающую корпус, прикрепленный к корпусу коробки передач, ведущий вал с установленными на нем с возможностью свободного вращения ведущими шестернями, механизм включения диапазонов скоростей,
размещенный между ведущими шестернями, вал привода заднего моста с ведомыми шестернями, входящими в постоянное зацепление с ведущими шестернями, вал привода переднего моста с шестерней, и механизм включения привода [2]. В раздаточной коробке ведомые шестерни жестко закреплены на валу привода заднего моста, в связи с чем ведущие шестерни имеют постоянную кинематическую связь с задним мостом, т.е. привод заднего моста постоянно включен и постоянно ведущими являются задние колеса. Шестерня вала привода переднего моста установлена на валу с возможностью осевого перемещения и не имеет постоянной связи с ведомой шестерней, но имеет возможность входить с ней в зацепление. В связи с этим, передний мост трактора не имеет постоянной кинематический связи с ведущими шестернями раздаточной коробки и включается только при необходимости. Раздаточная коробка обеспечивает работу трансмиссии трактора в двух диапазонах скоростей - рабочем (замедленном) и транспортном (ускоренном), при этом задние колеса являются постоянно ведущими при работе в любом диапазоне скоростей. Известный колесный трактор относится к мощным тракторам, у которых вертикальная нагрузка от массы трактора на передние колеса больше, чем на задние, и поэтому сцепление передних колес с грунтом лучше, чем задних.
Недостатком известного колесного трактора является то, что вследствие постоянной кинематической связи ведущих шестерен раздаточной коробки с задним мостом подвод постоянного потока мощности обеспечивается только к задним колесам, имеющим меньшее сцепление с грунтом по сравнению с передними. Вследствие этого, повышается возможность пробуксовки ведущих колес при увеличении тяговых нагрузок, что снижает эффективность работы трактора.
В основу полезной модели поставлена задача создать такой колесный трактор, в котором новое конструктивное выполнение раздаточной коробки, а именно новые взаимосвязи ее шестерен между собой и с валами, а также новое выполнение механизма включения привода, позволило бы без
изменения взаимного расположения валов и шестерен коробки и компоновки трансмиссии трактора, обеспечить постоянный подвод мощности к передним колесам, что позволит повысить эффективность работы трактора.
Поставленная задача решается тем, что в колесном тракторе, содержащем двигатель, передние и задние колеса, передний и задний мосты, коробку передач и раздаточную коробку, включающую корпус, прикрепленный к корпусу коробки передач, ведущий вал с установленными на нем с возможностью свободного вращения ведущими шестернями, механизм включения диапазонов скоростей, размещенный между ведущими шестернями, вал привода заднего моста с ведомыми шестернями, входящими в постоянное зацепление с ведущими шестернями, вал привода переднего моста с шестерней, и механизм включения привода, согласно полезной модели, в раздаточной коробке ведомые шестерни установлены на валу привода заднего моста с возможностью свободного вращения, а механизм включения привода содержит выполненные на ведомых шестернях зубчатые венцы, между которыми размещен средний зубчатый венец, жестко закрепленный на валу привода заднего моста, и зубчатую муфту, находящуюся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами ведомых шестерен, установленную с возможностью зацепления со средним зубчатым венцом и имеющую на своей внутренней поверхности кольцевую канавку, диаметр и ширина которой превышает соответственно диаметр и ширину среднего зубчатого венца, при этом шестерня вала привода переднего моста имеет постоянную кинематическую связь с ведущими шестернями раздаточной коробки.
Кроме того:
- в раздаточной коробке шестерня вала привода переднего моста жестко закреплена на этом валу и находится в постоянном зацеплении с одной из ведомых шестерен вала привода заднего моста;
- в раздаточной коробке шестерня вала привода переднего моста находится в постоянном зацеплении с шестерней, выполненной на зубчатой муфте механизма включения привода;
- шестерня вала привода переднего моста и шестерня, выполненная на зубчатой муфте, установлены с возможностью совместного синхронного осевого перемещения вместе с зубчатой муфтой;
- шестерня вала привода переднего моста жестко закреплена на этом валу, а длина ее зубьев превышает длину зубьев шестерни, выполненной на зубчатой муфте, на величину осевого перемещения зубчатой муфты.
В результате использования полезной модели обеспечивается получение технического результата, заключающегося в обеспечении постоянного подвода мощности к передним колесам.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. В раздаточной коробке ведомые шестерни установлены на валу привода заднего моста с возможностью свободного вращения, поэтому этот вал не имеет постоянной кинематической связи с ведущими шестернями. Это дает возможность отключать задний мост и обеспечить постоянную кинематическую связь ведомых, а следовательно, и ведущих шестерен с передним мостом, что позволяет обеспечить постоянный подвод мощности от двигателя к передним колесам. При этом, благодаря постоянному зацеплению зубчатой муфты с зубчатыми венцами шестерен обеспечивается постоянная кинематическая связь каждой ведущей шестерни с шестерней вала привода переднего моста, а следовательно, с передним мостом и передними колесами трактора, что обеспечивает постоянный подвод мощности. Зубчатая муфта механизма включения привода имеет возможность зацепления со средним зубчатым венцом, а благодаря кольцевой канавке на своей внутренней поверхности муфта может быть выведена из зацепления с указанным венцом. Это дает возможность при необходимости включать или выключать привод заднего моста при
сохранении постоянного подвода мощности от двигателя к передним колесам. Таким образом, благодаря отличительным признакам заявляемого устройства обеспечивается постоянный подвод мощности от двигателя к передним колесам, что позволяет повысить эффективность работы трактора.
Все вышеизложенное свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом.
На фиг.1 изображен колесный трактор; на фиг.2, 3, 4 -кинематические схемы различных вариантов выполнения раздаточной коробки трактора; на фиг.5 - раздаточная коробка в разрезе.
Колесный трактор 1 содержит двигатель 2, передние и задние колеса 3 и 4, передний и задний мосты 5 и 6, коробку передач 7 и раздаточную коробку 8, соединенную с передним и задним мостами 5 и 6 с помощью карданных передач 9 и 10. Раздаточная коробка 8 имеет корпус 11, прикрепленный к корпусу коробки передач 7. В корпусе 11 размещены ведущий вал 12, вал 13 привода переднего моста и вал 14 привода заднего моста 6 трактора. На ведущем валу 12 с возможностью свободного вращения установлены ведущие шестерни 15 и 16 соответственно транспортного и рабочего диапазонов скоростей, между которыми размещен механизм включения диапазонов, содержащий зубчатые венцы 17 и 18, выполненные соответственно на ведущих шестернях 15 и 16, зубчатый венец 19, жестко закрепленный на ведущем валу 12, и зубчатую муфту 20. На валу 14 привода заднего моста с возможностью свободного вращения установлены ведомые шестерни 21 и 22 соответственно транспортного и рабочего диапазонов скоростей, входящие в постоянное зацепление соответственно с ведущими шестернями 15 и 16. Между ведомыми шестернями 21 и 22 размещен механизм включения привода, содержащий выполненные на ведомых шестернях 21 и 22 зубчатые венцы 23 и 24, между которыми размещен средний зубчатый венец 25, жестко закрепленный на валу 14 привода заднего моста, и зубчатую муфту 26, находящуюся в постоянном зацеплении с
зубчатыми венцами 23 и 24 ведомых шестерен 21 и 22. Зубчатая муфта 26 имеет на своей внутренней поверхности кольцевую канавку 27, диаметр и ширина которой превышают соответственно диаметр и ширину среднего зубчатого венца 25. На валу 13 привода переднего моста установлена шестерня 28, которая имеет постоянную кинематическую связь с ведущими шестернями 15 и 16.
Постоянная кинематическая связь шестерни 28 с ведущими шестернями 15 и 16 может быть осуществлена по-разному, в зависимости от варианта выполнения раздаточной коробки. В варианте, изображенном на фиг.2, шестерня 28 вала 13 привода переднего моста находится в постоянном зацеплении с одной из ведомых шестерен, в данном случае с шестерней 21 транспортного диапазона скоростей, и жестко закреплена на валу 13. В варианте выполнения раздаточной коробки, обеспечивающей более высокие транспортные скорости трактора 1 (фиг.3, 4, 5), шестерня 28 находится в постоянном зацеплении с шестерней 29, выполненной на зубчатой муфте 26 механизма включения привода и увеличивающей передаточное отношение между ведущими шестернями 15, 16 и шестерней 28. Зубчатая муфта 26 установлена с возможностью осевого перемещения вместе с шестерней 29, при этом возможны два варианта обеспечения зацепления между шестернями 28 и 29. В первом варианте (фиг.3, 5) шестерни 28 и 29 установлены с возможностью совместного синхронного осевого перемещения с помощью двойной вилки (на чертежах не показана). Во втором варианте (фиг.4) шестерня 28 жестко закреплена на валу 13, а длина ее зубьев превышает длину зубьев шестерни 29, выполненной на зубчатой муфте 26, на величину осевого перемещения зубчатой муфты. Это обеспечивает постоянное зацепление зубьев подвижной в осевом направлении шестерни 29 с закрепленной на валу шестерней 28 при любом положении зубчатой муфты 26. Валы 13 и 14 посредством карданных передач 9 и 10 постоянно кинематически связаны соответственно с передним и задним мостами 5 и 6, и, следовательно, с передними и задними колесами 3 и 4 трактора.
Предлагаемый колесный трактор работает следующим образом. При движении трактора в нормальных дорожных условиях постоянно ведущими являются передние колеса 3 как при работе в транспортном, так и в рабочем диапазоне скоростей. Для включения транспортного диапазона скоростей муфта 20 раздаточной коробки передач переводиться в левое положение и вводиться в зацепление с зубчатым венцом 17, блокируя вал 12 с ведущей шестерней 15. Поток мощности от двигателя 2 через коробку передач 7, вал 12, ведущую шестерню 15 и ведомую шестерню 21 передается на шестерню 28 непосредственно (фиг.2) или через зубчатый венец 23, зубчатую муфту 26 и шестерню 29 (фиг.3, 4, 5). От шестерни 28 поток мощности через вал 13, карданную передачу 9 и передний мост 5 поступает на передние колеса 3. При этом, зубчатая муфта 26 механизма включения привода находится в левом положении, кольцевая канавка 27 муфты расположена в плоскости среднего зубчатого венца 25, поэтому средний зубчатый венец не связан с муфтой 26, кинематическая связь вала 14 привода заднего моста с ведущей шестерней 15 отсутствует, поэтому мощность на задние колеса 4 не поступает. Для включения рабочего диапазона скоростей муфта 20 переводится в правое положение и вводится в зацепление с зубчатым венцом 18. В этом случае поток мощности от ведущего вала 12 через ведущую шестерню 16, ведомую шестерню 22 и зубчатый венец 24 передается на зубчатую муфту 26, а от нее через шестерню 29 (фиг.3, 4, 5) или через зубчатый венец 23 и ведомую шестерню 21 - на шестерню 28, от которой через вал 13, карданную передачу 9 и передний мост 5 поступает на передние колеса 3. Таким образом, если зубчатая муфта 26 находится в левом положении, мощность от двигателя 2 поступает только на передние колеса 3, которые постоянно являются ведущими независимо от того, какой диапазон скоростей включен - транспортный или рабочий. При необходимости, например в неблагоприятных дорожных условиях, дополнительно может быть включен привод заднего моста 6. Для этого зубчатая муфта 26 механизма включения привода переводится в правое положение и вводится в
зацепление со средним зубчатым венцом 25, сохраняя зацепление с зубчатыми венцами 23 и 24 ведомых шестерен 21 и 22. При этом обеспечивается кинематическая связь ведущих шестерен 15 и 16 как с валом 13 привода переднего моста 5, так и с валом 14 привода заднего моста 6, поэтому ведущими становятся как передние, так и задние колеса независимо от того, какой включен диапазон скоростей - транспортный или рабочий. Для выключения привода заднего моста 6 зубчатая муфта 26 переводится снова в левое положение, кинематическая связь ведущих шестерен 15 и 16 с валом 14 и, следовательно, с задним мостом 6 разрывается. Благодаря взаимосвязям шестерен раздаточной коробки между собой и валами привода мостов, а также новому выполнению механизма включения привода, обеспечивается постоянный подвод мощности от двигателя к передним колесам трактора, имеющим лучшее сцепление с грунтом, чем задние колеса. За счет этого уменьшается возможность пробуксовки ведущих колес при увеличении тяговых нагрузок и таким образом повышается эффективность работы трактора. Повышается также устойчивость и безопасность движения, особенно на спусках и при поворотах. Переоборудование трактора с постоянно ведущими задними колесами на трактор с постоянно ведущими передними колесами не повлечет за собой значительных затрат, так как не потребуется изменение общей компоновки трансмиссии трактора, конструкции корпуса раздаточной коробки, основных характеристик шестерен и валов коробки и их взаимного расположения. Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1643210, МПК В 60 К 17/34, 23.04.91, Бюл.№15.
2. Львовский К.Я и др. Трансмиссии тракторов. - М: Машиностроение, 1976. - С.47, 49, 51 (прототип).