Лесотранспортные машины

k₁^Д =(39930·0,51)/(838·0,83)=28,6

Вычисленное передаточное число трансмиссии  необходимо проверить из условия  ограничения по сцеплению колес  с опорной поверхностью:

,

где φ – коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью (φ= 0,4);

α – угол уклона волока;

G_сц – сцепной вес машины, Н;

m – коэффициент перераспределения массы машины ( m=1).

= (156000 ·1·0,4·0,51)/838·0,83=44,7

Выбираем передаточное число на первой передаче равное k₁=40, исходя из условия, что .

Передаточное число трансмиссии  на высшей передаче определяется из условия  обеспечения движения машины с максимальной скоростью:

 

3.3. Сцепление

 

Наибольшее распространение  на современных лесных машинах получили одно- или двухдисковые сцепления постоянно замкнутого типа с периферийными нажимными пружинами. Для обеспечения большой плавности при включении и снижения крутильных колебаний в трансмиссии в ступицах ведомых дисков устанавливают упруго-фрикционные демпферы. При значительных нажимных усилиях для облегчения работы водителя в приводе используют пневмо- и гидроусилительные механизмы.

Выбираем сцепление с  числом ведомых дисков, а следовательно  поверхностями трения i = 4, так как N_е > 132,5 кВт.

Привод управления подбирается исходя из принятого усилия на педали выключения муфты сцепления: для автомобилей Р_п = 150 – 200 Н. Допустимый полный ход педали сцепления S_п = 0,15 – 0,2 м.

Для проектируемой лесовозной машины выбираем 2-х дисковую муфту  сцепления.

 

 

3.4. Коробки передач

 

На автомобилях коробки  передач выполняются трехвальными, соосными, с косозубыми шестернями постоянного зацепления и включением передач с помощью синхронизаторов. Синхронизаторы исключают торцевой износ зубьев шестерен, облегчают и ускоряют процесс переключения передач. Коробки, устанавливаемые на автомобили со сравнительно малооборотными дизельными двигателями, имеют ускоряющую высшую передачу. Для увеличения диапазона трансмиссии перед основной коробкой передач или после нее устанавливаются дополнительные двухступенчатые редукторы (делители передач). Такие составные коробки передач позволяют значительно улучшить тягово-динамические качества автопоездов.

Минимальное число ступеней в коробке  передач, обеспечивающее перекрытие кривых силы тяги, определяют по формулам:

  ,

  ,

где V_a^max и V_a^min – максимальная и минимальная скорости движения машины, км/ч;

n_ен – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

n_m – частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальному крутящему моменту (принимается по скоростной характеристике двигателя).

Принимаем m = 6.

Значения передаточных чисел трансмиссии на промежуточных  передачах распределяется по закону геометрической прогрессии. Это обеспечивает постоянство скорости движения машины в момент перехода на смежную передачу и дает одинаковую степень изменения  нагрузки двигателя. При распределении передаточных чисел по геометрической прогрессии справедлива зависимость

,

где k₁, …, k_m – передаточные числа трансмиссии на соответствующих передачах;

q – знаменатель прогрессии.

Тогда значение q определяется по формуле

Так как  у автомобилей  знаменатель прогрессии не должен превышать 1,4, то принимаем m = 8. Тогда

Зная передаточные числа трансмиссии  на 1-й и высшей передачах, а также  знаменатель прогрессии, переходят  к определению передаточных чисел на промежуточных передачах.

Передаточное число трансмиссии  колесных машин представляет собой произведение передаточных чисел коробки передач i_m, раздаточной коробки на высшей передаче i_p2, главной передачи i_o:

k_m = i_m·  i_p2· i₀ .

У автомобилей для  получения высокого КПД трансмиссии  и скорости движения передаточное число  на высшей передаче в коробке передач обычно принимают i_выс = 0,7 – 0,8, а в раздаточной коробке i_р2 = 1,0 – 1,4, i_р1 = 1,0. В этом случае передаточное число главной передачи может быть вычислено по формуле

Значения передаточных чисел главной передачи у колесных машин находятся в пределах: с одинарной передачей – i_о = 3,7 – 6,7.

  Передаточные числа в синхронизированной коробке передач колесной машины вычисляются по формулам:

– на 1-й передаче:                                      

;

– на 2-й передаче:

;

– на 3-й передаче:

;

– на 4-й:     i₄ = 2,9 / 1,3 = 2,2;

   – на 5-й:     i₅ = 2,2 / 1,3 = 1,7;

– на 6-й:     i₆ = 1,7 / 1,3 = 1,3;

– на 7-й:     i₇ = 1,3 / 1,3 = 1,0;

– на 8-й:     i₈ = 1,0 / 1,3 = 0,8.

В результате определения  числа ступеней в коробке передач  мы выбираем 8-ступенчатую коробку  передач.

 

3.5. Раздаточные коробки.

 

 Раздаточные коробки  устанавливаются на полноприводных  автомобилях с двумя или тремя ведущими мостами, что дает возможность распределить крутящий момент между мостами. Для повышения силы тяги, увеличения общего диапазона и числа передач трансмиссии раздаточные коробки могут выполняться двухступенчатыми.

На автомобилях с большой нагрузкой на ось, значительная часть общего пробега которых приходится на дороги с хорошим покрытием, в раздаточных коробках устанавливаются межосевые дифференциалы. Такая конструкция обеспечивает дифференциальный (нежесткий) привод ведущих мостов и способствует исключению появления в трансмиссии циркулирующей мощности. При неодинаковой нагрузке на оси межосевые дифференциалы выполняются несимметричными, т. е. распределяющими крутящий момент по мостам пропорционально нагрузке.

Дифференциальный привод ведущих мостов с балансирной подвеской также может осуществляться через симметричные межосевые дифференциалы. При этом межосевые дифференциалы могут размещаться при индивидуальном приводе мостов в раздаточной коробке либо при проходной конструкции ведущих мостов совместно с редуктором среднего ведущего моста.

Однако наличие в  трансмиссии межосевого дифференциала  резко повышает склонность автомобиля к буксованию. Для устранения этого недостатка все ведущие мосты машины постоянно включены, а межосевые дифференциалы всегда снабжаются блокировочным устройством.

На колесных машинах, большую часть времени эксплуатирующихся на грунтах со слабой несущей способностью, устанавливаются раздаточные коробки с блокированным (жестким) распределением крутящего момента по ведущим мостам. Они более просты по конструкции, надежны в работе, и при их использовании отсутствует вероятность буксования одного из ведущих мостов машины.

Существенным недостатком  блокированного привода является неизбежное рассогласование скоростей движения мостов вследствие различных конструктивных и эксплуатационных факторов. Это приводит к неблагоприятному перераспределению касательной силы тяги между ведущими мостами, а также к циркуляции паразитной мощности в движителе, когда сила тяги одного или нескольких мостов принимает отрицательные значения. Поэтому в целях предохранения конструкции от перегрузок при движении машины на высшей передаче раздаточной коробки с блокированным приводом один из ведущих мостов должен отключаться. Его включение производится только для повышения сцепных качеств машины в плохих условиях эксплуатации при включении низшей передачи раздаточной коробки.

Выбираем раздаточную  коробку с дифференциальным приводом ведущих мостов.

3.6. Карданные передачи.

 

На автомобилях и  колесных тягачах применяются карданные передачи с двумя и более шарнирами на игольчатых подшипниках. Для возможности изменения расстояния между агрегатами и сборки карданные передачи всегда имеют шлицевое сочленение.

Используются также  телескопические карданные передачи. Такая передача состоит из резиновых втулок, установленных в двух штампованных головках между крестообразными вилками. Одна вилка расположена на шлицах головной муфты, а вторая - на шлицах усилителя крутящего момента. Таким образом, крутящий момент передается от ведущей вилки через наружные шлицы на ведомую, которая соединена с ведущей внутренними шлицами.

При больших расстояниях  между коробкой передач, раздаточной  коробкой и ведущими мостами карданная  передача состоит из карданов, двух валов и промежуточной опоры. Жесткие карданы с шарнирами неравных угловых скоростей допускают передачу крутящего момента под углом 20-30⁰.

Для устранения неравномерности  вращения применяются двойные карданы, т. е. карданы устанавливаются на обоих концах карданного вала с расположением вилок в одной плоскости. Это особенно важно в случае применения карданной передачи для привода передних управляемых колес.

Для передачи момента  на передние ведущие управляемые  колеса вместо простого двойного кардана  используют специальные шарниры равных угловых скоростей (синхронные шарниры): для машин малой и средней грузоподъемности - шариковые, для большегрузных - кулачковые или типа «двойной кардан».

Выбираем карданную  передачу с двумя шарнирами на игольчатых подшипниках.

 

3.7. Главные передачи

 

Главная передача – наиболее ответственный и сильно нагруженный узел трансмиссии. У  автомобилей шестерни главной передачи выполняются со спиральными зубьями. С целью повышения прочности и долговечности в настоящее время получают распространение гипоидные передачи.

Для автомобилей при передаточном числе  ведущего моста, меньшем 3,7 – 6,7, принимают  одинарные главные передачи, а  при большем передаточном числе – двойные. У проектируемой машины – одинарная передача  i_о = 6,7, в которой с целью понижения стоимости шестерни выполнены с прямыми зубьями.

Главные передачи автомобилей всегда снабжаются межколесным дифференциалом – специальным  механизмом, обеспечивающим вращение ведущих колес с различными скоростями движения на поворотах, а также при движении по неровной поверхности и передающим при этом крутящий момент.

Для данной лесовозной машины используем одинарную главную передачу.

 

3.8. Полуоси, колесные редукторы

 

Полуоси служат для передачи крутящего момента  от дифференциала к ведущим колесам. В зависимости от характера нагрузки полуоси бывают полуразгруженные и полностью разгруженные.

Для автомобилей  при большом передаточном числе  ведущих мостов применяются колесные редукторы. Цилиндрические колесные редукторы  в приводе переднего моста позволяют увеличить клиренс машины и рационально разместить двигатель. Получившие признание планетарные колесные редукторы, помещаемые в ступицах задних колес, резко снизили нагруженность полуосей и повысили их долговечность.

Выбираем полуразгруженную полуось.

 

3.9. Ходовая часть

 

Специфика условий эксплуатации лесотранспортных машин предъявляет к ходовым системам следующие требования:

– высокая проходимость;

– повышенная прочность при больших динамических нагрузках;

– надежность и долговечность;

– простота ухода и возможность быстрой смены деталей.

Ходовая часть состоит  из несущей системы, подвески и движителя (колес). Рама представляет собой клепаную пространственную ферму с балками переменного профиля, для придания жесткости снабженную связями и косынками.

Для данного лесовозного  автомобиля выбираем зависимую подвеску колес на продольных листовых рессорах и дисковые колеса с пневматическими  шинами.

 

3.10. Механизмы управления.

 

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля или колесного трактора посредством поворота передних колес или полурамы. Рулевое управление состоит из рулевого механизма (рулевое колесо, рулевой вал, рулевая колонка, рулевой peдуктор) и рулевого привода (сошка, продольная рулевая тяга, верхний рычаг левой поворотной цапфы, правый и левый рычаги поворотных цапф, поперечная рулевая тяга).

Рулевой механизм осуществляет передачу усилия от водителя к рулевому приводу и облегчает поворот  рулевого колеса. Различают несколько  типов рулевого механизма: «червяк - ролик», «червяк - сектор» и «винт - гайка». Рулевой механизм типа «червяк - ролик» применяют на некоторых автомобилях имеющих механическое рулевое управление. Рулевой механизм типа «винт - гайка» установлен на автомобилях. В таких механизмах силовым цилиндром служит корпус гидравлического усилителя.

Конструкция рулевого привода  выполнена так, чтобы при повороте движение всех колес автомобиля или трактора осуществлялось без бокового скольжения, что обеспечивает легкость управления и минимальный износ шин.