Классификация и схемы коробок передач

Коробка передач изменяет крутящий момент по величине и направлению, что оказывает влияние на тяговые и скоростные показатели средств малой механизации, тракторов или автомобилей.

Разная скорость движения при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя достигается путём изменения передаточного числа между коленчатым валом двигателя и ведущими колёсами или звездочками гусеничного трактора.

На большинстве применяемых в питомниках и тепличных комплексах мотоблоках, тракторах и автомобилях применяются механические ступенчатые коробки передач.

Изменение передаточного числа достигается путём введения в зацепление в коробке передач шестерён с различным числом зубьев.

Эта основная функция ступенчатой коробки характеризуется числом переключаемых передач и их передаточными числами.

На рис. 55 представлена простейшая коробка передач. Она состоит из первичного вала 3, соединённого через сцепление с двигателем, и вторичного вала 2, передающего вращение главной передаче через ведущую шестерню 9. Все узлы собраны в корпусе 4.

Частота вращения первичного вала равна частоте вращения коленчатого вала (без учёта буксования сцепления), а вторичного — частоте первичного, делённой на передаточное число включённой передачи.

На первичном валу установлены подвижные шестерни 5, а на вторичном — неподвижные 12. Перемещая рычагом переключения передач 7 один из ползунов 10 при помощи вилок 8 подвижные шестерни и вводя их в зацепление с одной из неподвижных шестерён 12, включают соответствующую передачу. Фиксация включённой передачи осуществляется фиксатором 9. Чтобы исключить одновременное передвижение двух передач, в коробке передач расположена кулиса 6 в виде пластины с вырезами, соответствующими той или иной передаче.

Задний ход осуществляется при включении между ведущей и ведомой шестернями коробки подвижной шестерни (блока шестерён) заднего хода 1 или при помощи специального механизма — реверса.

Рис. 55. Простейшая коробка передач:

1 — двойной блок шестербн заднего хода; 2 — вторичный вал; 3 — первичный вал; 4 — корпус; 5 — подвижные шестерни; 6 — кулиса; 7 — рычаг переключения передач; 8 — вилки блоков шестерен; 9 — фиксатор; 10 — ползуны; 11 — ведущая шестерня главной передачи; 12 — неподвижные шестерни Разобщение коленчатого вала двигателя с ведущими колёсами (звёздочками) при включенном сцеплении, чему соответствует нейтральное положение коробки передач, достигается путём выведения шестерён из зацепления, а в коробках с постоянным зацеплением — путём выключения муфт.

Ступенчатые коробки передач классифицируют по следующим признакам.

По принципу зацепления шестерен — с переменным зацеплением (с передвижными шестернями) и с постоянным зацеплением.

По способу переключения передач — с переключением при остановленном тракторе (с разрывам потока мощности) и с переключением на ходу (без разрыва потока мощности).

По кинематической схеме — двух-, трехи четырехвальные.

По расположению валов — вдоль оси трактора или автомобиля и поперек.

По числу передач — четырёхступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые и т. д.

По числу шестерен-кареток — двух-, трёхи четырёхходовые.

По конструктивному оформлению — съёмные, выполненные в виде самостоятельного агрегата и смонтированные в общем корпусе с другими механизмами.

На рис. 56, а показана схема двухвальной коробки передач. Она имеет два основных вала — первичный 13 и вторичный 12, а также вал 6 заднего хода.

б) Рис. 56. Схемы механических коробок передач: а — двухвальной; б — трехвальной с переменным зацеплением шестерен: 1,2,3,4 — подвижные шестерни; 5 — промежуточная шестерня; 6 — вал заднего хода, 7 — коническая шестерня; 8,9,10,11 — неподвижные шестерни; 12 — вторичный вал; 13 — первичный вал; 14 — шестерня первичного вала; 15 — промежуточный вал;

Первичный вал 13 соединён с валом сцепления с помощью соединительной муфты.

На шлицах первичного вала подвижно установлены шестерни-каретки 1−4.

На вторичном валу 12 неподвижно закреплены шестерни 8−11, а на его конце — коническая шестерня 7, через которую крутящий момент передаётся главной передаче трактора или автомобиля. В зависимости от того, какая из трёх разных по числу зубьев шестерён (9, 10 или 11) вторичного вала находится в зацеплении с одной из подвижных шестерен (1,2 или 3) первичного вала, достигаются три разные передачи и соответственно три скорости движения (т.е. в результате зацепления одной пары шестерён).

Для получения заднего хода вращение от первичного вала к вторичному передаётся через промежуточную шестерню 5, для чего с помощью шестерни 4 вводится в зацепление шестерня 5 и через шестерню 8 вращение передается на вторичный вал 12.

Двухвальная коробка передач имеет ограниченное число ступеней и используется, как правило, в качестве составного элемента в кинематических схемах коробок передач.

Трёхвальная коробка передач с переменным зацеплением шестерён (рис. 56, б) имеет три основных вала — первичный 13, вторичный 12 и промежуточный 15, а также вал заднего хода (на схеме не показан).

Вторичный вал расположен соосно с первичным и является как бы его продолжением.

Шестерня 14 первичного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней 11 промежуточного вала, поэтому при включенном сцеплении оба вала все время вращаются.

На промежуточном валу жёстко закреплены шестерни 8, 9 и 10, с которыми могут входить в зацепление шестерни-каретки 1, 2, 3, сидящие подвижно на шлицах вторичного вала.

Таким образом, крутящий момент с первичного вала через промежуточный вал передаётся на вторичный вал, а от него — к главной передаче.

Следовательно, в этой коробке передач разные передачи достигаются в результате зацепления двух пар шестерен.

Передняя шестерня-каретка 3 вторичного вала имеет торцевые зубья, которыми она может входить в зацепление с торцевыми зубьями шестерни 14 первичного вала.

При этом оба вала вращаются как одно целое и непосредственно («напрямую») передают крутящий момент главной передаче, а промежуточный — вращается вхолостую.

Так как передаточное число на этой передаче равно единице (/ = 1), она называется прямой.

Согласно приведенной схеме коробка передач позволяет получать три передачи вперед и одну назад (при зацеплении шестерен 2 и 8 через промежуточную шестерню, которая на схеме не показана).