Поворот гусеничных тракторов

Гусеничные тракторы изменяют направление движения путем перемещения левой и правой гусениц с различными скоростями. Различают плавный и крутой повороты трактора, а также поворот на месте вокруг центра масс.

При плавном повороте направо левая гусеница обгоняет (перемещается с большей скоростью) правую, т. е. v_л > v_п (рис. 46, а). Скорость движения правой гусеницы уменьшают, отключая ее от силовой передачи или включая более низкую передачу ее привода. В этом случае трактор поворачивается с радиусом R.

Рис. 46. Рама одноосного тягача МоАЗ-546П: а - плавный поворот, б - крутой поворот, в — поворот на месте вокруг центра масс О

Крутой поворот направо (рис. 46, б) достигается за счет снижения скорости правой гусеницы до нуля (v_п = 0) при отключении привода и торможении ее. Левая гусеница перемещается с определенной поступательной скоростью, и весь крутящий момент двигателя передается на эту гусеницу. Трактор поворачивается с радиусом R, равным примерно ширине колеи В_т, гусеничной ходовой части.

Поворот на месте вокруг центра масс (рис. 46, в) осуществляют при сообщении гусеницам равных и противоположных по знакам скоростей движения, т. е. v_л = - v_п. В этом случае радиус поворота равен нулю (R = 0).

Для поворотных движений гусеничные машины оборудуют механизмами управления, которые приводят в движение гусеницы. Различают однопоточный и двухпоточный приводы гусениц, которые определяют место расположения механизма управления.

При однопоточном приводе гусениц крутящий момент передается по одному направлению от двигателя до главной передачи, после чего поток разветвляется на левую и правую гусеницы. Механизм управления находится в заднем мосту трактора между главной передачей и конечными редукторами. С помощью такого привода гусениц достигают плавного и крутого поворота машины.

Механизм управления в одном случае представляет собой сочетание двух бортовых фрикционных муфт управления и тормозов, в другом — планетарных механизмов и тормозов. Тормоза рассмотрены далее.

Бортовые фрикционные муфты применяют в тракторах Т-130М, планетарные механизмы управления — в тракторах типа ДТ-75М, Т-180, ДЭТ-250М.

Фрикционные муфты управления (рис. 47) представляют собой многодисковые, сухие, постоянно замкнутые муфты сцепления. Количество дисков и усилие замыкания (сжатия) их определяются передаваемым крутящим моментом.

Рис. 47. Фрикционная муфта управления: 1 — вал, 2 — шарикоподшипник, 3 — отводка, 12 — болты, 5 — наконечник, 6 — пружина, 7 — входной вал конечного редуктора, 8, 11 — барабаны, 9, 10, 13 — диски, 14 — кронштейн, 15 — наконечник, 16 — рычаг отводки

Ведущий вал 1 муфты снабжен шлицевым хвостовиком, на котором неподвижно зафиксирован торцовым болтом ведущий барабан 11. На наружных шлицах барабана подвижно установлены ведущие диски 10, на входном валу конечной передачи на неподвижном шлицевом соединении — ведомый барабан 8. Наружные зубцы ведомых дисков 9 с фрикционными накладками входят во впадины внутренних шлицев барабана 8. Диски 9 и 10 чередуются в муфте поочередно и постоянно сжаты нажимным диском 13 с помощью сдвоенных пружин 6, расположенных равномерно по окружности. Пружины увеличивают усилие сжатия пакета дисков и передаваемый крутящий момент. Смонтированы пружины на штырях, запрессованных в теле диска 13. и натягиваются с помощью резьбовых гаек, навинчиваемых на концы штырей. Рычаг 16 отводки опирается внизу наконечником 15 на кронштейн 14, который жестко закреплен в днище картера заднего моста болтами 12. Вверху он имеет соосную спору поворота. Верхний конец рычага отводки связан с механизмом управления муфтой регулировочным болтом 4.

Принцип работы фрикционной муфты поворота поясняет рис. 48. Ведущий вал 8 вращается с такой же частотой, как и большая шестерня главной передачи. Когда пружины через нажимный диск сжимают пакет ведущих и ведомых дисков, муфта включается и создается необходимый момент трения. Муфта передает крутящий момент от главной к конечной передаче, ведущий и ведомый валы вращаются с одинаковой частотой n.

Для выключения муфты нажимный диск 9 усилием Р перемещается вправо, сжимает пружину 7, сцепление ведущих и ведомых дисков прекращается и крутящий момент не передается. Ведущий вал продолжает вращаться с частотой n, а тормозной барабан останавливается (n = 0).

Рис. 48. Схема работы фрикционной муфты и тормоза управления поворотом трактора: а — муфта включена, тормоз выключен, б — муфта выключена, тормоз включен; 1 — звездочка, 2 — конечная передача, 3, 6 — барабаны, 4, 5, 9 — диски, 7 — пружина, 8 — вал, 10 — тормозная лента

Гусеничный трактор снабжен двумя фрикционными муфтами управления и двумя тормозами. Когда обе муфты включены и тормоз не действует, происходит прямолинейное движение трактора. Если выключают одну из муфт и включают тормоз, трактор поворачивается в сторону отключенной муфты. Включением тормоза машинист уменьшает радиус поворота машины.

Усилия сжатия пружин отводкой достигают большой величины, поэтому выключение муфты вручную рычагами требует значительных физических усилий и приводит к повышенной утомляемости машиниста. Чтобы облегчить управление фрикционными муфтами поворота, используют гидроусилитель. Он позволяет снизить усилие, прикладываемое к рукояткам управления муфтой, до 30...50 кН (вместо 250...350 кН).

Гидроусилитель (рис. 49) состоит из гидронасоса 1, резервуара 9 для масла и гидрораспределителя, который включает в себя два золотника. Один из них воздействует на рычаг и вал отводки 2 левой фрикционной муфты, другой — на рычаг и вал отводки 10 правой муфты. В золотнике 5 размещен обратный клапан 6, прижимаемый к своему гнезду пружиной 8. Конический наконечник 4 воздействует на рычаг поворота отводки. Гидрораспределители включают рычагом управления, который приводит в действие толкатель 7.

Рис. 49. Гидроусилитель трактора Т-130М в положениях: а — при выключенных гидрораспределителях и прямолинейном движении трактора, б — при включенной левой секции гидроусилителя и повороте трактора налево; 1 — гидронасос, 2, 10 — валы отводки, 3 — плунжер, 4 — наконечник золотника, 5 — золотник, 6 — клапан, 7 — толкатель, 8 — пружина, 9 — резервуар, 11 — отверстия, 12 — гидролиния

Когда гидрораспределители гидроусилителя выключены (рис. 49, а), фрикционные муфты поворота замкнуты и трактор перемещается прямолинейно. Рабочая жидкость, нагнетаемая насосом 7, который приводится в действие от коробки передач, перемещается по напорной гидролинии 12, свободным каналам гидрораспределителей и сливается в резервуар 9, как показано стрелками.

При перемещении толкателя 7 в сторону золотника 5 (рис. 49, б) толкатель перекрывает каналы слива рабочей жидкости в резервуар, которая отжимает обратный клапан 6 и через каналы наконечника 4 воздействует на плунжер 3. Под давлением рабочей жидкости плунжер перемещается влево и поворачивает рычаг и вал отводки 2 левой муфты по направлению стрелки А. Отводка перемещает нажимный диск левой муфты, она выключается и трактор поворачивается налево.

Усилие, прикладываемое машинистом для выключения муфты, равно усилию перемещения золотника 5 толкателем 7.

Для быстрого выключения муфты и поворота машины золотник 5 переводят с большим усилием, его наконечник 4 перекрывает отверстия 11 в днище плунжера. Количество поступающей к плунжеру рабочей жидкости возрастает, и он выключает муфту в более короткое время. Таким образом, при легком нажатии толкателем 7 на золотник муфта выключается плавно, при сильном — быстро.

Муфты управления по мере изнашивания фрикционных накладок требуют регулирования. Для этого отсоединяют от гидроусилителя тяги рычагов. Вращением регулировочных гаек поджимают до упора золотники. Увеличивают длину тяг таким образом, чтобы при их соединении рычаги управления были установлены вертикально. Ослабляя регулировочные гайки, устанавливают свободный ход на концах рычагов управления в пределах 20...30 мм от вертикали.

Планетарные механизмы поворота с механическим управлением (рис. 50) применяют на гусеничных тракторах типа ДТ-75.

Рычаг управления 7 шарнирно установлен на кронштейне 9. Вертикальное положение рычага ограничивается упором 8 и поджимается пружиной 10. С помощью регулировочной тяги 6 рычаг 7 соединяется с вилкой 5, которая через коромысло 4 воздействует на тормозную ленту 2. Лента затягивается пружиной 10 и фиксирует тормозной барабан планетарного механизма. Барабан жестко связан с солнечной шестерней. Ленту натягивают регулировочной гайкой 3.

Рис. 50. Механизм управления планетарным механизмом поворота гусеничного тракторах типа ДТ-75: 1 — барабан, 2 — лента, 3 — гайка, 4 — коромысло, 5 — вилка, 6 — тяга, 7 — рычаг управления, 8 — упор, 9 — кронштейн, 10 — пружина, 11 — корпус заднего моста

При перемещении рычага управления «на себя» вилка 5 освобождает пружину 10, коромысло поворачивается против часовой стрелки и тормоз растормаживается.

Свободный ход на концах рычагов управления должен быть 60...80 мм. Его регулируют гайкой 3. Полость, где расположена гайка, закрыта съемной крышкой.

Трактор включает в себя два одинаковых планетарных механизма и механизмы управления ими (правый и левый).

При двухпоточном приводе гусениц трактор поворачивается за счет изменения скоростей движителей, осуществляемого в коробке передач. Двухпоточный привод гусениц обеспечивает плавный и крутой повороты, а также поворот вокруг центра масс. Такую систему применяют на тракторах Т-330 (рис. 51).

Двигатель с помощью карданного вала 15 приводит в действие центральный вал 17 коробки 1, который через шестерни передает вращение двум выходным валам 14. На выходных валах размешены три ряда шестерен. Шестерня 2 обеспечивает вторую передачу, шестерня 4 — первую, шестерня 5 — третью. Передачи отключаются многодисковыми фрикционными муфтами 3.

Рис. 51. Кинематическая схема двухпоточного привода гусениц трактора Т-330: 1 — коробка передач, 2, 4, 5 — шестерни, 3, 6 — муфты, 7, 9 — тормоза, 8, 12 — редукторы, 10, 14, 15, 17 — валы, 11 — главная передача, 13 — звездочка, 16 — гидронасос

Крутящий момент от валов 14 передается с помощью муфт 6 включения переднего хода или планетарных редукторов 8 заднего хода боковым карданным валам 10. Редукторы 8 выключаются ленточными тормозами 7, фрикционные муфты и тормоза — с помощью гидронасоса 16 и многосекционного гидрораспределителя. На валах 14 симметрично расположены бортовые ленточные тормоза 9. Эти валы карданными валами 10 соединены с левой и правой главными передачами 11, конечными редукторами 12 и ведущими звездочками 13, которые приводят в действие гусеницы.

При включении муфтами 3 парных шестерен 2, 4 или 5, а также муфт 6 валы 14 вращаются с одинаковой частотой и передают ее звездочкам 13. Трактор прямолинейно перемещается вперед.

После включения тормозов 7 машина прямолинейно движется назад.

При включении муфтами непарных шестерен звездочки 13 вращаются с разной частотой, гусеницы перемещаются с различными скоростями и трактор плавно поворачивается налево или направо. В случае включения правого (по ходу движения) вала 14 и торможения левого вала 14 трактор поворачивается вокруг заторможенной гусеницы, и наоборот. Если включить правый вал 14 для движения вперед, а левый — назад, то звездочки вращаются с противоположной по направлению частотой и трактор сделает поворот на месте вокруг центра масс.

Поворот колесных тракторов. У колесных тракторов и тягачей, применяемых для агрегатирования с бульдозерами, наиболее распространены две системы поворота: с передними поворотными колесами и шарнирно-сочлененной рамой.

Систему поворота, показанную на рис. 52, б, применяют на легких тракторах тяговых классов до 1,4. Машины поворачиваются за счет угловой установки передних колес относительно продольной оси при поступательном движении трактора. Поворот машины происходит относительно центра поворота О с радиусом R. Различают внутренний r₁ и наружный r₂ радиусы поворота, описываемые внутренним и внешними колесами трактора.

Рис. 52. Схемы поворота колесных тракторов: а - с передними поворотными колесами, б - с шарнирно-сочлененной рамой

Система с шарнирно-сочлененной рамой (рис. 52, б) обеспечивает поворот трактора за счет относительного углового изменения двух се половин, соединенных вертикальным шарниром. Мосты с неповоротными колесами жестко прикреплены к полурамам. Если шарнир расположен посередине колесной базы, то передние и задние колеса идут по одному следу с радиусом поворота R. Наружные колеса описывают окружность с внешним радиусом поворота r₂, внутренние — с радиусом r₁. Угол β называют углом относительного поворота полурам. Шарнирно-сочлененная система поворота обеспечивает большую маневренность машины, меньший радиус поворота, применение одинаковых ведущих мостов спереди и сзади. Поэтому систему в основном применяют на средних и тяжелых тракторах.

Система с передними поворотными колесами предусматривает использование рулевого механического управления (рис. 53). Поворотом рулевого колеса 14 через вал 13 приводят во вращение червяк 12. В зацепление с червяком входит ролик 11, который при этом поворачивает на определенный угол вал 10 и насаженную на него сошку 9. С сошкой одним концом шарнирно связана продольная рулевая тяга 8, другой конец которой связан с маятником 4, шарнирно закрепленным на мосту 15. Маятник поперечными тягами 3 и 5 шарнирно связан с рычагами 2, которые поворачивают цапфы 7 вокруг вертикальных шкворней на определенный угол. На цапфы устанавливают колеса с шинами.

Рис. 53. Механическое рулевое управление колесного трактора: 1 - шкворни, 2 - рычаги, 3, 5, 8 - тяги, 4 - маятник, 6 - шарнир, 7 - цапфы, 9 - сошка, 10, 13 - валы, 11 - ролик, 12 - червяк, 14 - рулевое колесо, 15 - мост с поворотными колесами

Таким образом, при повороте рулевого колеса по часовой стрелке все тяги перемещаются в направлениях, указанных стрелками, цапфы с колесами поворачиваются направо. В том же направлении поворачивается весь трактор. Так как при повороте внутренние и наружные колеса перемещаются по окружностям с различными радиусами, то для уменьшения скольжения и изнашивания шин их поворачивают па разные углы. Внутреннее колесо имеет больший угол поворота относительно продольной оси, чем наружное. Разные углы поворота колес получаются автоматически за счет определенного соотношения плеч маятника, поперечных тяг и рычагов.

Механическое рулевое управление применяют на легких тракторах при небольшом сопротивлении повороту колес.

Поворот одноосных тягачей. Самоходные скреперы на базе одноосных тягачей относят к машинам с шарнирно-сочлененной рамой (см. рис. 52, б). Направление движения скрепера изменяют поворотом одноосного тягача относительно скреперного оборудования с помощью седельно-сцепного устройства и рулевого управления (рис. 54).

Рис. 52. Схемы поворота колесных тракторов: а - с передними поворотными колесами, б - с шарнирно-сочлененной рамой

Седельно-сцепное устройство (рис. 55) предназначено для соединения одноосного тягача с тяговой рамой скрепера, передачи нагрузок от ковша на тягач и поворота тягача относительно ковша (см. рис. 54). Для получения минимального радиуса поворота скрепера угол поворота должен быть 85...90° в каждую сторону.

Рис. 54. Схема поворота одноосного тягача: а - поворот тягача в плане, б - боковой крен

Кроме того, в седельно-сцепном устройстве предусмотрена возможность свободного поперечного качания (боковые крены) колес тягача относительно задних колес скрепера. Это позволяет поддерживать постоянный контакт всех колес с опорной поверхностью дороги при ее неровностях. Угол крена задают не менее 12° в каждую сторону.

Седельно-сцепное устройство одноосного тягача МоАЗ-546П (рис. 55) состоит из литого кронштейна 8 с горизонтальными 3 (для бокового крена) и вертикальными пальцами 7, 10 (для поворота) и стойки 11 тяговой рамы скрепера. Пальцы 7, 10 закреплены в расточках средней поперечной рамы 2 тягача. Стопорят пальцы от поворота и осевого смещения клиньями 6.

К кронштейну 8 приварена опора 1 для крепления крышек гидроцилиндров поворота 13. Штоки гидроцилиндров закреплены на кронштейнах стойки 11 тяговой рамы скрепера с помощью пальцев 12.

Рис. 55. Седельно-сцепное устройство: 1 - опора, 2 - рама, 3, 7, 10, 12 - пальцы, 4, 9 - прокладки, 5 - шайба, 6 - стопорный клин, 8 - кронштейн, 11 - стойка, 13 - гидроцилиндр

В седельно-сцепном устройстве регулируют горизонтальный и вертикальный осевые зазоры. Зазоры А + Б должны быть не более 1 мм, зазор В — не более 2 мм, а зазор Г-не менее 1 мм. При регулировании зазоров А, Б, В удаляют прокладки 4 и 9. Зазор Г восстанавливают новой опорной шайбой 5. Пальцы седельно-сцепного устройства смазывают с помощью масленок.

Рулевое управление тягача МоАЗ-546П (рис. 56, 57) состоит из рулевого механизма 4 с гидрораспределителем, насоса 9, гидробака 10, переключателя 18, гидроцилиндров поворота 14, следящего устройства и маслопроводов. Работает рулевое управление следующим образом.

Сектор 1 рулевого механизма 4 находится в постоянном зацеплении с червяком 2. Рулевая сошка 5 соединена с тягой 22 следящего устройства. При прямолинейном движении тягача золотник 3 гидрораспределителя рулевого механизма находится в нейтральном положении и рабочая жидкость, нагнетаемая насосом 9, через щели поступает в сливную полость гидрораспределителя и затем в гидробак 10 (позиция I).

Рис. 56. Рулевое управление одноосного тягача МоАЗ-546П: 1 - сектор, 2 - червяк, 3, 19 - золотники, 4 - рулевой механизм, 5 - сошка, 6, 17 - предохранительные гидроклапаны, 7 - гайка, 8 - рулевое колесо, 9 - насос, 10 - гидробак, 11 - кронштейн, 12 - стойка, 13 - шток, 14 - гидроцилиндр, 15, 21 - рычаги, 16, 20, 22 - тяги, 18 - переключатель

При повороте рулевого колеса 8 поворачивается червяк 2, который соединен с золотником 3 и перемещается в продольном направлении относительно неподвижного сектора 1. Последний связан с тягой 22, которая остается неподвижной до начала поворота тягача относительно ковша. При этом открывается соответствующая полость гидрораспределителя и масло начинает поступать в гидроцилиндры 14 таким образом, что у одного гидроцилиндра шток 13 выдвигается, а у другого — втягивается. Положения золотника 3 и направления потока рабочей жидкости в гидрораспределителе при повороте рулевого колеса налево и направо показаны на рис. 57 (позиции II и III).

Так как гидроцилиндры 14 пальцами штоков 13 связаны со стойкой 12 тяговой рамы ковша, а задними концами с кронштейном 11 тягача, то одновременно с перемещением штоков начинается поворот тягача относительно ковша скрепера. Задняя тяга 20 начинает перемещаться вместе с ковшом и, воздействуя на двуплечий рычаг 21 и тягу 22, поворачивает сошку 5 с сектором 1, перемещая червяк 2 вместе с золотником 3 в продольном направлении, противоположном заданному от рулевого колеса 8.

Рис. 57. Схемы работы гидрораспределителя рулевого механизма: I - нейтральное положение, II - поворот налево, III - поворот направо

Золотник 3 перекрывает доступ масла к гидроцилиндрам, и поворот прекращается до следующего момента поворота рулевого колеса. Следовательно, каждому моменту поворота рулевого колеса соответствует поворот тягача относительно ковша. При непрерывном повороте рулевого колеса тягач также непрерывно поворачивается на угол до 90° в каждую сторону.

Таким образом осуществляется «следящее» действие или так называемая «обратная связь» рулевого управления.

Гидроцилиндр, у которого шток втягивается в процессе поворота тягача до 90°, проходит через мертвую точку МТ, т. е. наступает момент, когда длина гидроцилиндра L после уменьшения должна увеличиваться, а шток — начать выдвигаться. Происходит это за счет изменения направления подачи жидкости в рабочие полости гидроцилиндра с помощью гидравлического переключателя 18. Он переключается рычажным механизмом (коленчатым рычагом 15 и тягой 16), который при повороте тягача перемещается вместе с гидроцилиндрами. Когда гидроцилиндр подходит к МТ, то его тяга 16 поворачивает рычаг 15, который нажимает на золотник 19 переключателя 18.

За 6° до мертвой точки перемещаемый золотник 19 соединяет рабочие полости своего гидроцилиндра между собой и со сливной или напорной гидролинией (в зависимости от направления поворота) и таким образом отключает этот гидроцилиндр. В это время поворот тягача осуществляется только вторым гидроцилиндром. После прохождения МТ рычаг 15 продолжает перемещать золотник 19 до тех пор, пока через 6° рабочая жидкость не поступит в полости гидроцилиндров и не изменит направление движения штока на обратное.

Рулевое управление одноосного тягача БелАЗ-531 (рис. 58) отличается тем, что гидроцилиндры 7 не проходят МТ, а поворот тягача на 90° достигается с помощью рычажного механизма 5, на который воздействуют гидроцилиндры. На рисунке стрелками показаны направления потока жидкости при повороте скрепера налево.

Рис. 58. Рулевое управление тягача БелАЗ-531: 1 - рулевое колесо, 2 - предохранительный гидроклапан, 3 - гидробак, 4 - насос, 5 — рычажный механизм поворота, 6 - тяговая рама ковша, 7 - гидроцилиндр поворота, 8 - кронштейн седельно-сцепного устройства тягача, 9 - гидрораспределитель, 10 - тяга следящего механизма, 11 - сектор, 12 - червяк

Для безопасного движения скрепера зазор рулевого колеса (свободный поворот рулевого колеса до начала поворота тягача) не должен превышать 25°. Этой величины достигают, устанавливая зазоры А и Б (см. рис. 55), устраняя осевой зазор в рулевой колонке с помощью гаек 7 (см. рис. 56), устанавливая зазоры в пределах 7 мм между торцами толкателей переключателя 18 и головками рычагов 15, затягивая крепление пальцев тяг следящего устройства, сошки, карданных валов. Кроме того, в рулевом управлении регулируют предохранительный гидроклапан 6 (или 2 на рис. 58) рулевого механизма на 9,5 МПа и предохранительные гидроклапаны 17 (см. рис. 56) переключателя на 11 МПа. Регулируют гидроклапаны винтами: при ввертывании винта давление начала открывания гидроклапана возрастает, при вывертывании — уменьшается.