ANALYSIS OF DESIGNS OF ONBOARD AND FINAL GEARS WHEELED TRACTORS

ANALYSIS OF DESIGNS OF ONBOARD AND FINAL GEARS WHEELED TRACTORS

Alexander Mikheev

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. Platov,

Russia, Novocherkassk

Nikita Chernikov

Student, South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. Platov,

Russia, Novocherkassk

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ БОРТОВЫХ И КОНЕЧНЫХ ПЕРЕДАЧ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ

Михеев Александр Васильевич

канд. техн. наук, доц., ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»,

РФ, г. Новочеркасск

Черников Никита Сергеевич

студент, ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»,

РФ, г. Новочеркасск

Анализ информационных материалов, посещение выставок сельскохозяйственной техники, беседы со специалистами позволяют оценить основные тенденции в развитии отечественного и зарубежного тракторостроения. Исследования конструкций существующих бортовых и конечных передач колесных тракторов 2…5 класса позволил позволили установить (табл. 1), что в задних мостах зарубежных тракторов, преобладают в качестве конечной передачи планетарные редукторы. [1, 2, 3]

Данные таблицы 1 показывают, что с увеличением мощности двигателя возрастает передаточное число конечной передачи, т.е. для того, чтобы разгрузить детали трансмиссии максимальный крутящий момент стремятся реализовать на бортовой передаче. Применение на тракторе Lamborghini двухвенцового сателлита в планетарном редукторе позволило получить передаточное число моста 41,0469 за счет большого передаточного числа планетарной передачи – 8,875. [4]

Таблица 1.

Основные параметры задних мостов тракторов

Для технического обоснования усовершенствования бортовой и конечной передач трактора BELARUS-1523, рассмотрим устройство заднего моста (рис. 1). Основным конструктивным недостатком заднего моста является частый выход из строя ведущей шестерни бортовой передачи 16, 48. Данные получены из рекламаций, которые высылают организации, эксплуатирующие данный трактор, а также от дилерских центров и сервисной службы. [5]

Бортовая передача служит для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и в некоторых случаях для обеспечения заданного дорожного просвета. К передаче предъявляются следующие требования: необходимая долговечность при высокой технологичности деталей; надежность смазки трущихся поверхностей; поддержание нормального температурного режима; удобство и простота обслуживания.

Первое требование обеспечивается правильным выбором схемы, рациональной конструкцией, использованием высококачественных материалов, оптимальной технологией их обработки, подбором уплотнений, исключающих попадание воды, грязи и пыли в картер конечной передачи.

Второе требование достигается рациональной организацией смазки всех трущихся поверхностей, подбором сорта смазочного материала, который не должен выдавливаться из зоны контакта зубчатых пар, использованием сапунов, выравнивающих давление в корпусе конечной передачи.

1 - тормоз левый; 2, 18 - стакан подшипников; 3 - шайба опорная; 4 - полуосевая шестерня; 5 - крышка дифференциала; 6 - сателлит; 7 - шайба сферическая; 8 - крестовина дифференциала; 9 - шестерня ведущая главной передачи; 10 - подшипник роликовый конический; 11 - шестерня ведомая; 12 - корпус дифференциала; 13 - болт; 14, 27, 28 - подшипник роликовый конический; 15 - кольцо упорное; 16, 48 - шестерня ведущая бортовой передачи; 17, 32 - прокладки регулировочные; 19 - тормоз правый; 20 - муфта блокировки дифференциала; 21 - вал правой ведущей шестерни; 22 - стакан подшипников; 23 - шестерня коронная; 24 - ступица коронной шестерни; 25 - водило; 26 - шестерня солнечная; 29 - полуось; 30 - рукав полуоси; 31 - болт; 33 - шайба; 34 - пластина стопорная; 35 - шайба; 36 - ролик; 37 - ось сателлитов; 38 - сателлит; 39, 44 - вал-торсион; 40, 43 - втулка ведомой шестерни; 41, 45 - шестерня ведомая; 42 - ВОМ задний; 46 - болт; 47 - вал левой ведущей шестерни

Рисунок 1. Конструкция заднего моста трактора BELARUS-1523

Третье требование обеспечивается выбором достаточного объема масляной ванны, организацией интенсивного теплоотвода.

Детали бортовых передач смазываются разбрызгиванием масла, залитым в картер. В конечных передачах применяют самоподжимные радиальные и торцовые уплотнения с лабиринтной, пыльниковой или смешанной защитой от прямого попадания абразивной среды. Долговечность бортовых передач повышают, увеличивая жесткость картеров путем применения ребер, дополнительных креплений к корпусам заднего моста, а также герметизации внутренних полостей за счет установки в неподвижных соединениях маслостойких прокладок.

Рассмотрим устройство конечной передачи заднего моста трактора BELARUS-1523 (рис. 1). Она состоит из: вала-торсиона 44, солнечной шестерни 26, которая установлена на шлицах вала-торсиона, водила с 4-мя сателлитами 38, короной шестерни 23 плавающего типа с тормозом ступицы 24, полуоси 29. [5]

В последнее время, как на тракторах отечественного производства, так и на зарубежных тракторах, широкое распространение получили бортовые передачи планетарного типа. Применение бортовых передач планетарного типа позволило разгрузить трансмиссию (коробку передач, главную передачу, детали дифференциала) за счет большого передаточного отношения планетарной передачи.

Основной отличительной особенностью планетарных конечных передач трактора BELARUS-1523 от зарубежных является применение четырех сателлитов, на зарубежных тракторах - три (табл. 1). Недостаток этой конструкции заключается в том, что имеет место не равномерное увеличение нагрузки на сателлиты, водило, коронную и солнечную шестерню. [3, 4]

На основе выполненного анализа конструкции заднего моста выявлены недостатки, которые появляются в процессе эксплуатации трактора BELARUS-1523.

Усовершенствование бортовой передачи заключается в подборе материала ведущей шестерни бортовой передачи 16, 48 (рис. 1), обеспечивающего более высокие контактные и изгибные напряжения, а также увеличивающего долговечность работы бортовой передачи.

По результатам расчета на выносливость бортовой передачи установлено, что для сохранения габаритов передачи и увеличения её долговечности работы необходимо заменить материал ведущих шестерен - сталь 40 на сталь 20ХН3А.

Усовершенствование конечной передачи заключается в том, что (рис. 2) предлагается применить планетарный механизм с 3-мя сателлитами, неподвижной коронной шестерней и солнечной шестерней, установленной на вал-торсион с помощью шлицевого соединения.

Планетарный механизм с 3-мя сателлитами по сравнению с планетарным механизмом с 4-мя сателлитами обеспечивает равномерное распределение нагрузки между зубчатыми колёсами.

1 - главная передача; 2 - дифференциал; 3 - бортовая передача; 4 - тормоз; 5 - конечная передача; 6 - ведущее колесо

Рисунок 2. Кинематическая схема усовершенствованного заднего моста трактора BELARUS-1523

Предложенные конструктивные изменения бортовой и конечной передач колесного трактора BELARUS-1523 позволят существенно увеличить надежность и долговечность трансмиссии трактора.

Список литературы:

1. Шарипов В.М. Тракторы. Конструкция: учебник для студентов вузов / Шарипов В.М. и др. - Москва: Машиностроение, 2019. - 804 с.
2. Хакимзянов Р.Р. Тракторы и автомобили: Учеб. пособие/ ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2016. - 67 с.
3. Kim, J.-G.; Park, J.-S.; Choi, K.-J.; Lee, D.-K.; Shin, M.-S.; Oh, J.-Y.; Nam, J.-S. Analysis of Agricultural Tractor Transmission Using Actual Farm Workload. Korean Soc. Manuf. Process Eng. 2020, 19, 42–48.
4. Kim, W.S.; Kim, Y.J.; Kim, Y.S.; Park, S.U.; Lee, K.H.; Hong, D.H.; Choi, C.H. Evaluation of the fatigue life of a tractor’s transmission spiral bevel gear. J. Terramech. 2021, 94, 13–22.
5. Официальный сайт Минского тракторного завода [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://belarus-tractor.com/