Коробка передач трактора

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях трансмиссий самоходных машин, преимущественно тракторов. Коробка передач содержит входной, выходной, два промежуточных и реверсивный валы с установленными на них жестко или свободно шестернями. Устройство включения соединяет в первом положении выходной вал с первым промежуточным валом, во втором - соединяет выходной вал с шестерней, установленной на этом валу свободно. Для обеспечения вариантов передаточных чисел передач переднего и заднего хода шестерни на выходном валу объединены попарно и совместно с общим для них устройством включения образуют группы, где одна шестерня соединена с жестко установленной шестерней на втором промежуточном валу, а вторая - с шестерней на реверсивном валу. Технический результат - улучшение эксплуатационных качеств путем увеличения количества передач, работающих с максимальным кпд, без увеличения габаритной длины, а также рационального распределения передаточных чисел передач переднего и заднего хода. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях трансмиссий самоходных машин, преимущественно тракторов.

Известна конструкция трансмиссии трактора, содержащая несоосные входной и выходные валы, первый промежуточный вал, соосный выходному валу, второй промежуточный вал и вал пониженных передач, параллельные выходному, шестерни постоянного зацепления, установленные на входном и первом промежуточном валах, а также выходном, втором промежуточном валах и валу пониженных передач жестко или свободно с возможностью вращения, причем шестерни, установленные свободно, соединяются с валом с помощью устройства включения, а также реверс-редуктор, расположенный в разрыве входного вала коробки передач [1].

В описанном устройстве диапазон из четырех передач обеспечивается работой только одного зацепления на каждой из этих передач, т.е. с максимальным кпд.

Недостатком схемы являются: нижнее расположение второго промежуточного вала, что приводит к увеличению вертикальных габаритов трансмиссии и дополнительным потерям мощности на барботаж масла; недостаточное для рассматриваемых осевых габаритов коробки передач количество передач с максимальным кпд (реализуемых через одно зацепление шестерен); установка реверс-редуктора на входе в коробку передач обеспечивает одинаковое количество передач переднего и заднего хода с одинаковым соотношением между ними, что не является оптимальным, поскольку для работы в челночном режиме (при частой и быстрой смене направления движения) с фронтальным погрузчиком, бульдозером и т. п. , скорости движения трактора вперед и назад должны быть примерно одинаковыми, и в этом случае максимальные скорости движения трактора назад будут иметь недопустимо высокие по условиям безопасности движения значения, что потребует установки устройств блокировки включения высших передач на заднем ходу.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является коробка передач трактора, содержащая несоосные входной и выходной валы, первый промежуточный вал, соосный выходному валу, выходной вал, соединяющийся с первым промежуточным валом с помощью устройства включения, второй промежуточный вал, соосный входному валу, ряды шестерен постоянного зацепления, установленных на входном валу жестко и на первом промежуточном валу свободно с возможностью вращения, ряд шестерен, расположенных на входном валу жестко и на первом промежуточном валу свободно с возможностью вращения и находящихся в постоянном зацеплении с паразитной шестерней, причем шестерни, установленные на валу свободно, соединяются с валом с помощью устройства включения, шестерни, установленные на втором промежуточном валу жестко, а на выходном валу - с возможностью осевого перемещения до зацепления с шестернями на втором промежуточном валу [2].

К недостаткам конструкции следует отнести малое в рассматриваемых осевых габаритах число передач, реализуемых одним зацеплением шестерен с максимальным кпд, и нерациональное распределение передач заднего хода в скоростном ряду коробки передач, когда одна передача заднего хода присутствует в каждом диапазоне передач, а собственно диапазон передач заднего хода отсутствует, что затрудняет использование трансмиссии на машинах, работающих в режиме реверса, когда требуется осуществить разгон с последовательным переключением передач заднего хода.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных качеств путем увеличения количества передач, работающих с максимальным кпд, без увеличения габаритной длины, а также рационального распределения передаточных чисел передач переднего и заднего хода. Предлагаемое изобретение направлено также на решение задачи по расширению эксплуатационных возможностей путем обеспечения различных вариантов соотношения передаточных чисел передач переднего и заднего хода, достигаемого переключением органа управления за один ход.

Решение поставленных задач достигается следующим образом.

Коробка передач трактора содержит входной вал, несоосный ему выходной вал, соединенный соосно с первым промежуточным валом с помощью устройства включения, второй промежуточный вал, соосный входному валу, и реверсивный вал, параллельный им. На ведущем и первом промежуточном валах установлены ряды шестерен постоянного зацепления таким образом, что одна из шестерен ряда установлена на валу свободно, другая - жестко, причем шестерни, установленные на валу свободно, соединяются с валом с помощью устройств включения. На втором промежуточном и выходном валах жестко или свободно установлены шестерни постоянного зацепления, причем шестерни, установленные свободно, соединяются с валом с помощью устройств включения. Также имеются пара шестерен постоянного зацепления, жестко установленных на втором промежуточном и реверсивном валах, и шестерни, жестко установленные на реверсивном валу. При этом второй промежуточный вал соединен с шестерней на входном валу, установленной свободно, а устройство включения, соединяющее в первом своем положении выходной вал с первым промежуточным валом, во втором положении соединяет выходной вал с шестерней, свободно установленной на выходном валу и находящейся в постоянном зацеплении с шестерней, жестко установленной на втором промежуточном валу.

В коробке передач шестерни, установленные на выходном валу свободно, могут быть объединены попарно и совместно с общим для пары шестерен устройством включения образовывать группы, числом не менее двух, причем одна из шестерен каждой группы соединена с жестко установленной шестерней на втором промежуточном валу, а вторая - с жестко установленной шестерней на реверсивном валу.

Сопоставительный анализ показал, что предлагаемая конструкция коробки передач отличается от известных решений тем, что второй промежуточный вал соединен с шестерней на входном валу, установленной свободно, а устройство включения, соединяющее в первом своем положении выходной вал с первым промежуточным валом, во втором положении соединяет выходной вал с шестерней, свободно установленной на выходном валу и находящейся в постоянном зацеплении с шестерней, жестко установленной на втором промежуточном валу.

Новым является также то, что шестерни на выходном валу, установленные свободно, могут быть объединены попарно и совместно с общим для двух шестерен пары устройством включения образуют группы, числом не менее двух, причем одна из шестерен каждой группы соединена с жестко установленной шестерней на втором промежуточном валу, а вторая - с жестко установленной шестерней на реверсивном валу.

Коробка передач (см. чертеж) содержит выходной вал 1, связанный с двигателем 2 через сцепление 3, выходной вал 4, расположенный несоосно входному валу 1, первый промежуточный вал 5,расположенный соосно выходному валу 4, второй промежуточный вал 6, расположенный соосно входному валу 1, вал отбора мощности 7, расположенный внутри полых валов 1 и 6 соосно им и связанный с двигателем 2, и вал реверса 8, расположенный параллельно остальным валам и несоосный с ними. На входном 1 и первом промежуточном 5 валах расположены шестерни постоянного зацепления 9, 10, 11 и 12, 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20, причем если шестерни 9, 11, 13 и 15 установлены на входном валу жестко, то зацепляющиеся с ними шестерни соответственно 10, 12, 14 и 16 установлены на валу 5 свободно с возможностью вращения и могут быть связаны с валом 5 с помощью устройств включения 21 и 22. Шестерни 18 и 20 установлены на первом промежуточном валу 5 жестко, а шестерни 17 и 19 установлены на входном валу 1 свободно с возможностью вращения и могут соединяться с валом 1 с помощью устройства включения 23, при этом шестерня 19 постоянно соединена шлицами с валом 6. На валу 6 жестко установлены шестерни 24, 25, 26 и 27, на валу реверса 8 жестко установлены шестерни 28 и 29, а на выходном валу 4 установлены свободно с возможностью вращения шестерни 30, 31, 32, 33 и 34, которые находятся в постоянном зацеплении с шестернями соответственно 24, 28, 26, 29, 27, при этом установленная на валу 6 шестерня 25 находится в постоянном зацеплении с установленной на валу реверса 8 шестерней 28.

На выходном валу 4 установлено устройство включения 35, которое в первом положении соединяет вал 4 с первым промежуточным валом 5, а во втором положении соединяет вал 4 со свободно установленной на нем шестерней 30. На валу 4 установлены также устройства включения 36 и 37, каждое из которых, будучи сгруппированным с шестернями соответственно 31, 32 и 33, 34 в одном из положений (на фигуре в крайнем правом), соединяет вал 4 с соответствующей шестерней (32, 34), находящейся в постоянном зацеплении с шестерней (26, 27), установленной на втором промежуточном валу 6, а в другом положении (на фигуре в крайнем левом) соединяет вал 4 с соответствующей шестерней (31, 33), находящейся в постоянном зацеплении с шестерней (28, 29), установленной на валу реверса 8.

Работает коробка передач следующим образом. При нейтральном положении устройств включения 21, 22, 23, 35, 36, 37 двигатель 2 через сцепление 3 вращает валы 1, 7 и связанные с валом шестерни 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, к остальным валам коробки передач вращение не передается.

При перемещении устройств включения 21 или 22 в одно из положений, замыкающих шестерню 10, 12, 14 или 16 с валом 5, или устройства включения 23 - в положение, замыкающее шестерню 17 или 19 с валом 1, вращение от двигателя 2 через сцепление 3, входной вал 1 и пары шестерен постоянного зацепления 9-1, 11-12, 13-14, 15-16, 17-18 или 19-20 передается к первому промежуточному валу 5, обеспечивая различные скорости его вращения, число которых равно числу пар шестерен постоянного зацепления между входным 1 и первым промежуточным 5 валами. Таким образом, в описываемом варианте обеспечивается шесть скоростей вращения (передач) первого промежуточного вала, причем каждая из этих передач обеспечивается работой только одной пары шестерен (одним зацеплением). Одновременно, вследствие того что шестерня 19 постоянно связана с валом 5 через находящуюся с ней в постоянном зацеплении и жестко закрепленную на валу 5 шестерню 20, обеспечиваются и шесть скоростей вращения шестерни 19, причем пять из них - работой двух зацеплений, а одна передача - при замыкании шестерни 19 с валом 1 - прямая (минуя зацепления шестерен). А поскольку шестерня 19 связана с вторым промежуточным валом 6, то эти же передачи обеспечиваются и на втором промежуточном валу 6.

При замыкании с помощью устройства включения 35 выходного вала 4 с первым промежуточным валом 5 на выходе из коробки передач обеспечивается диапазон из шести передач переднего хода, которые достигаются работой одного зацепления шестерен. При замыкании с помощью устройств включения 35, 36 или 37 вала 4 с шестернями соответственно 30, 32 или 34 вращение от вала 6 передается к валу 4 через зацепления шестерен 24-30 или 26-32 или 27-34 и на выходе коробки передач обеспечивается еще три диапазона передач переднего хода, причем пять передач в каждом из этих диапазонов достигаются одновременной работой трех зацеплений шестерен, а одна передача в каждом из этих диапазонов - работой одного зацепления.

Поскольку валы 6 и 8 постоянно связаны зацеплением шестерен 25-28, то при замыкании с помощью устройств включения 36 или 37 вала 4 с шестернями соответственно 31 или 33 вращение от вала 6 передается к валу 4 через зацепления шестерен соответственно 25-28, 31 или 25-28, 29-33, и на выходе коробки передач обеспечивается еще два диапазона передач заднего хода, причем пять передач в каждом из этих диапазонов достигаются одновременной работой четырех зацеплений шестерен, а одна передача в каждом из этих диапазонов - работой двух зацеплений.

При использовании описанной схемы коробки передач передаточные числа выбираются таким образом, чтобы диапазон передач при максимальном кпд (которые достигаются работой одного зацепления шестерен) обеспечивал бы тот диапазон скоростей движения самоходной машины, на которых она работает наибольшее время, например транспортных передач в случае универсального трактора, на которых он работает до 50% всего времени. В этом случае передаточные числа шестерен входного и первого промежуточного валов выбираются таким образом, чтобы высший (транспортный) диапазон передач обеспечивался при соединении первого промежуточного и выходного валов, а передаточное число от первого промежуточного к второму промежуточному валу обеспечивало понижение скорости вращения последнего. Это дает возможность: - обеспечить широкий диапазон скоростей движения трактора с максимальным кпд на всех передачах высшего диапазона и на высшей передаче каждого из остальных диапазонов; - обеспечить рациональное и безопасное соотношение скоростей движения переднего и заднего хода с подобными скоростными рядами передач переднего и заднего хода на низких и средних скоростях движения и высокими скоростями движения трактора только на переднем ходу.

Поскольку на выходном валу установлены группы из двух шестерен, одна из которых - прямого хода, а другая - реверса, с общим устройством включения, а в пределах каждой группы переключение производится одним ходом (вперед-назад) органа управления, то наличие двух групп позволяет одним ходом органа управления (вперед-назад прямо или по диагонали) реализовать четыре алгоритма переключения "вперед-назад": 1) вперед медленно - назад медленно; 2) вперед медленно - назад быстро; 3) вперед быстро - назад медленно; 4) вперед быстро - назад быстро.

Это позволяет расширить эксплуатационные возможности машины путем оперативного выбора необходимого соотношения скоростей движения переднего и заднего хода.

Таким образом, использование предлагаемой схемы коробки передач позволяет в осевых габаритах прототипа получить дополнительно в каждом диапазоне по одной передаче, достигаемой работой одного зацепления шестерен, увеличив таким образом количество передач, работающих с максимальным кпд, что улучшает такие эксплуатационные качества узла, как экономичность и бесшумность, а также оперативно, одним ходом рычага управления при переключении, реализовать различные соотношения передач переднего и заднего хода, что позволяет достичь поставленных целей изобретения.

Литература 1. Заявка Великобритании 2179413, F 16 Н 3/08, публ. 04.03.87, бюл. 9.

2. Заявки Японии 59-41052, 59-41053, F 16 H 3/02, В 60 К 17/08, публ. 04.10.84, 5-1027.

Формула изобретения

1. Коробка передач трактора, содержащая входной вал, несоосный ему выходной вал, соединенный соосно с первым промежуточным валом с помощью устройства включения, второй промежуточный вал, соосный входному валу, реверсивный вал, параллельный им, ряды шестерен постоянного зацепления, установленных на ведущем и первом промежуточном валах таким образом, что одна из шестерен ряда установлена на валу свободно, другая - жестко, причем шестерни, установленные на валу свободно, соединяются с валом с помощью устройства включения, шестерни постоянного зацепления, установленные на втором промежуточном и выходном валах жестко или свободно, причем шестерни, установленные свободно, соединяются с валом с помощью устройств включения, пару шестерен постоянного зацепления, жестко установленных на втором промежуточном и реверсивном валах, и шестерни, жестко установленные на реверсивном валу, отличающаяся тем, что второй промежуточный вал соединен с шестерней на входном валу, установленной свободно, а устройство включения, соединяющее в первом своем положении выходной вал с первым промежуточным валом, во втором положении соединяет выходной вал с шестерней, свободно установленной на выходном валу и находящейся в постоянном зацеплении с шестерней, жестко установленной на втором промежуточном валу.

2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что шестерни на выходном валу, установленные свободно, объединены попарно и совместно с общим для пары шестерен устройством включения образуют группы, числом не менее двух, причем одна из шестерен каждой группы соединена с жестко установленной шестерней на втором промежуточном валу, а вторая - с жестко установленной шестерней на реверсивном валу.

РИСУНКИ

Рисунок 1