Что такое трансмиссия самосвала

Трансмиссия грузовых автомобилей- Агрегаты и устройство

Основное предназначение трансмиссии – передавать мощность от силового агрегата на ходовую часть автомобиля. Крутящий момент поступает на колеса, благодаря работе коробки передач.Трансмиссия грузовых автомобилей состоит из:

• механизма сцепления;
• коробки перемены передач;
• кардана;
• главной передачи (конической пары);
• дифференциального устройства;
• полуосей.

Современные грузовые транспортные средства предназначены для преодоления больших расстояний. Машины оснащены сверхнадежными, долговечными коробками передач. Основное условие стабильности работы грузовика – своевременное техническое обслуживание.

Назначение элементов трансмиссии

Механизм сцепления предназначен для передачи момента кручения от выходного вала двигателя на входной вал transmission. В момент начала движения транспортного средства, а также при переходе на следующую скорость, производится кратковременное отсоединение трансмиссии от мотора (выключение сцепления). Это необходимо для плавного перехода на следующий режим.

Коробка передач грузового автомобиля обеспечивает подачу мощности на колеса в различных диапазонах. Величина крутящего момента, передаваемого на карданный вал, меняется, благодаря изменению передаточного числа. При переходе на режим заднего хода колеса изменяют направление вращения

Карданный вал обеспечивает передачу момента вращения от КПП на детали заднего моста.

Благодаря особенностям конструкции конической пары, крутящий момент изменяет направление и передается под 90° на полуоси. Здесь частота вращения уменьшается, при этом возрастает сила тяги колес.

При помощи дифференциала колеса авто могут вращаться с различными скоростями. Это значительно облегчает управление автомобилем. Особенно это актуально при движении транспортного средства по неровным дорогам, осуществлении поворотов и пр.

Виды трансмиссий грузовых автомобилей

В зависимости от характера передачи момента кручения, трансмиссии бывают:

• Электрические.
• Механические.
• Гидравлические.
• Электромеханические.
• Гидромеханические.

Грузовые авто производства России чаще всего оснащаются механическими трансмиссиями. Это обусловлено использованием механизмов, состоящих из металлических жестких шестерен и валов. Современные грузовики марки ГАЗ в скором будущем планируется оснащать коробками автомат. В частности, машины линейки «Газон Некст» будут оборудованы автоматическими коробками передач марки Punch Powertrain.

Трансмиссии грузовиков Вольво

Компания Volvo является наиболее популярным производителем грузовых автомобилей. Наиболее популярные фирменные модели большегрузных машин концерна Вольво: FL, FE, FM, FH, FH16 и FMX.

Для авто семейства FL характерны трансмиссии с 6-, 9-ступенчатыми механическими коробками передач, а также с шести-ступенчатыми АКПП. По специальным заказам здесь устанавливается интеллектуальная трансмиссия Volvo I-Sync с коробкой передач, оснащенной автоматизированным переключением скоростей.

Покупателям грузовиков семейства Volvo FE предоставляется возможность выбора транспортного средства, оборудованного одной из коробок передач:

• шести-, девяти-ступенчатая МКПП;
• 6-ступенчатая коробка автомат с тормозом-замедлителем (ретардером).

Для грузовиков Volvo FM предусмотрены коробки передач в одном из четырех вариантов исполнения:

• 9-, 14-ступенчатые механические КПП;
• АКПП I-Shift;
• АКПП Powertronic.При использовании коробки автомат цена на грузовое авто Volvo FM существенно увеличивается, в сравнении с МКПП.

По аналогии с предыдущим семейством, новые грузовые модели Volvo FH комплектуются коробками передач четырех видов: двумя механическими и соответственно двумя автоматами.

• 9-, 14- ступенчатые МКПП.
• I-Shift.
• Powertronic.

I-Shift имеет специально модернизированное программное обеспечение. Powertronic рассчитан на эксплуатацию транспортного средства, которое часто останавливается в пути.

Грузовики Вольво FH16 комплектуются КПП как механического, так и автоматического типов. Автопоезда повышенной тоннажности оборудуются инновационными автоматическими устройствами. Трансмиссия, оснащенная АКПП Shift, характеризуется высокой экономичностью. Экономия топлива особенно ощутима на длительных расстояниях при движении на высокой скорости.

На много-тонники Volvo FMX устанавливаются автоматические коробки передач I-Shift или Powertronic. Конструкцией трансмиссии грузовых автомобилей предусмотрена замена на некоторые модели механических коробок.

БелАЗы под напряжением: как устроена «начинка» самосвала?

Как устроена «начинка» карьерного самосвала? В зависимости от грузоподъемности карьерные самосвалы устроены по-разному. Самые тяжелые из них приводятся в действие с помощью не только дизеля, но и электродвигателей.

Рассмотрим нюансы на примере изделий Белорусского автозавода. А таких нюансов существует действительно много.

Для начала немного общей вводной теории. Основными типами трансмиссий, применяемых на карьерных автосамосвалах, являются гидромеханическая (ГМТ) и электромеханическая (ЭМТ). На этом фото показан 32-тонник с ГМТ и 360-тонник с ЭМТ. Не только по типу привода, но и по размерам БелАЗы очень разные.

С точки зрения обеспечения требуемых тягово-динамических, эксплуатационных и технико-экономических параметров создание и выбор типа трансмиссии необходимо рассматривать как решение многофакторной задачи, учитывающей условия эксплуатации и транспортные режимы работы, требуемые тяговые и тормозные характеристики, показатели надежности, расход топлива, себестоимость одного тонно-километра перевозимого груза и ряд других факторов.

ГМТ — это, грубо говоря, привычная нам схема с дизельным двигателем и коробкой передач. ЭМТ — это когда дизельный двигатель «крутит» генератор, генератор вырабатывает ток, который подается на электрические моторы, которые крутят колеса. ЭМТ выбирают для карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности. Белазовская 90-тонная модель, показанная на фото, единственная в линейке, которая выпускается как с гидро-, так и с электромеханической трансмиссией.

Основные преимущества электромеханической трансмиссии по сравнению с гидромеханической — плавность хода, отсутствие рывков самосвала, имеющих место при переключении передач механической трансмиссии. Торможение достигается с минимальным износом деталей.

Современные электроприводы позволяют полностью остановить груженый самосвал на любом участке технологической трассы, в том числе идущем под уклон. Кроме того, электротрансмиссиям не требуются слив и замена рабочих жидкостей.

Но электротрансмиссии бывают разными по схемам управления. Существуют ЭМТ переменно-постоянного тока и ЭМТ переменно-переменного тока.

Принцип работы трансмиссии переменно-постоянного тока выглядит так. Генератор, приводимый в действие дизельным двигателем, вырабатывает переменный ток. Ток попадает в так называемый шкаф, там выпрямляется. Далее постоянным током управляются два электродвигателя.

Переменно-постоянная схема используется, например, на 220-тоннике БелАЗ-75306.

Есть еще схема с так называемым переменно-переменным током. Здесь и генератор, и электродвигатели работают на переменном токе. Но все равно переменный ток с генератора попадает в шкаф управления и там выпрямляется. Потом из выпрямленного опять делается переменный ток, и за счет регулировки частоты этого переменного тока управляется электродвигатель. 180-тонник БелАЗ-75180 — это как раз пример карьерного самосвала с переменно-переменной системой управления.

Зачем нужны две схемы? Дело в том, что в двигателях переменного тока не используются угольные щетки. Соответственно обслуживание таких двигателей гораздо проще. На электромоторах постоянного тока используются щетки и коллектор. Эти элементы постепенно изнашиваются, их нужно ремонтировать и менять. В теории разница схем управления, грубо говоря, заключается в «замороченности» их обслуживания. Но тут вступает в силу еще один нюанс — динамика самосвала.

Если говорить сильно упрощенным языком, то получается, что одна схема быстрее, но сложнее в обслуживании, а другая проще в обслуживании, но медленнее по динамике.

У переменно-переменных трансмиссий элемент щеток и коллекторов «убежал» в электрический шкаф в виде транзисторов, терристоров, микросхем и так называемых IGBT-модулей. В итоге теперь в процессе техобслуживания вместо того, чтобы механически обрабатывать коллекторы и менять щетки, приходится перепаивать микросхемы и менять платы. Этот нюанс нравится не всем. Некоторым заказчикам в итоге оказалось удобнее работать по старинке. Поэтому БелАЗ предлагает как одну, так и другую схему. А сам «шкаф» выглядит вот так.

Совокупность всего электрооборудования на заводе называют «приводом». Поставщиков «приводов» у БелАЗа несколько. Среди них Siemens, General Electric, а также питерская компания «Силовые машины».

Самым большим самосвалом Белорусского автозавода и одновременно самым большим самосвалом мира является 450-тонник БелАЗ-75710. У этой модели уникально все, в том числе и силовой электропривод. Только у этой машины используются два дизеля MTU DD 16V4000 (каждый мощностью по 1715 кВт), два электрогенератора и четыре электромотора на колесах.

А каков остальной модельный ряд БелАЗов с электромеханической трансмиссией? Самый маленький на сегодняшний день БелАЗ с ЭМТ — 90-тонник семейства 7558. Далее идут модели грузоподъемностью 110-130, 160, 180, 220, 240 (на фото) и 360 тонн. Это современная гамма.

За свою историю в Жодино выпустили несколько десятков вариантов самосвалов с ЭМТ. Первенцем был 75-тонный БелАЗ-549, опытный образец которого построили в 1968 году. Именно с него ведет свой отсчет эпоха электроБелАЗов.

Обращает на себя внимание тот факт, что разбежка грузоподъемности некоторых современных серий составляет всего 20 т. Существуют 160- и 180-тонники, 220- и 240-тонники. Это разные модели разных семейств. Казалось, столь ли принципиальны 20 т на фоне двух сотен? Зачем создавать отдельную модель ради 20 т.

Тут в игру опять вступают нюансы. Нюансы мест эксплуатации. Оказывается, даже полметра ширины имеют значение для некоторых карьеров. Габариты транспорта жестко привязаны к параметрам технологических дорог. Иногда расширение дороги на 20-30 см повлекло бы за собой дополнительный вывоз десятков тысяч тонн грунта. Вот и выходит, что иногда проще скомпоновать и изготовить новый БелАЗ, чем переделать карьер. Так и возникли серии, очень близкие по грузоподъемности, но при этом разные.

Как видим, самосвал с ЭМТ — это очень «многофакторная» машина, призванная решать разные задачи в разных условиях. В дальнейшем число вариантов БелАЗов с ЭМТ будет расти.

Устройство автомобилей

Бесступенчатые трансмиссии

Электрические и электромеханические трансмиссии

В электрической трансмиссии механическая энергия двигателя преобразуется в генераторе в электрическую энергию, и затем снова преобразуется в механическую в тяговых электродвигателях.

Очевидно, что двойное преобразование энергии из одного вида в другой связано с определенными потерями, однако, эти потери зачастую ниже потерь в механической трансмиссии, а кроме того, применение электрической трансмиссии имеет ряд существенных достоинств.

В первую очередь – это, конечно же, провода. Безусловно, электрическую проводку для подвода энергии к электродвигателю, установленному в колесе автомобиля, подвести значительно проще, чем от силовой установки к ведущему колесу посредством различного рода механических передач.
Во-вторых, электрические двигатели имеют приближенную к идеальной характеристику изменения крутящего момента в зависимости от частоты вращения вала (якоря). При увеличении частоты вращения крутящий момент на валу уменьшается, а при уменьшении частоты вращения – крутящий момент увеличивается, при этом произведение частоты вращения вала на крутящий момент в каждый момент времени остается постоянным (в идеале), равным мощности двигателя.

Исходя из приведенных выше доводов, становится очевидным, что электродвигатель является почти идеальной автоматической трансмиссией, самостоятельно подстраивающей величину крутящего момента на колесах автомобиля в зависимости от условий движения – возросла нагрузка, скорость снизилась – крутящий момент автоматически вырос.

Однако широко применять электродвигатели в качестве силовой установки современных автомобилей пока не удается, поскольку нет возможности запасаться электроэнергией в достаточном количестве впрок. Привязав автомобиль проводами к какому-нибудь источнику электрической энергии, мы лишим его автономности, а значит, и название «автомобиль» для такого транспортного средства потеряет смысл.
Современные аккумуляторные батареи тоже не способны обеспечить электромобиль достаточным запасом энергии для передвижения.

Многократное преобразование: тепловая энергия топлива – механическая энергия ДВС – электрическая энергия генератора – механическая энергия трансмиссии – электрическая энергия тягового электродвигателя – механическая энергия движителя (колеса) сопряжено со значительными потерями энергии и снижением КПД. Кроме того, чтобы обеспечить движение автомобиля с электрической силовой установкой в широком интервале тяговых усилий без применения дополнительной механической трансмиссии, необходим очень мощный, дорогой и тяжелый электрический двигатель, который сведет на нет все достоинства электропривода с экономической точки зрения.

Тем не менее, электрическая трансмиссия в совокупности с механической нашла применение на современных грузовых автомобилях повышенной грузоподъемности.

Основными элементами электрической трансмиссии (рис. 1, а) являются генератор 2, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания 1, и электрические двигатели 3, расположенные непосредственно в ведущих колесах автомобиля.
Достоинством данного вида трансмиссии является то, что генератор и тяговые электродвигатели могут устанавливаться в любом месте, диктуемом компоновкой автомобиля, при этом связь между ними поддерживается с помощью электрических проводов, которые можно проложить как угодно и где угодно, без ущерба внутреннему объему автомобиля.

Тем не менее, в таком упрощенном виде электрическая трансмиссия применяется редко. Чаще для увеличения крутящего момента в трансмиссию вводятся элементы механической трансмиссии. В таких случаях применяется один тяговый двигатель, а мощность к ведущим колесам передается посредством механических элементов – карданных передач и ведущих мостов (рис. 1, б).

При установке тяговых электродвигателей непосредственно в колесах автомобиля используют планетарные зубчатые редукторы с передаточным числом от 15 до 20. Колесо с электродвигателем и колесным редуктором называется электромотор-колесо .

Электромотор-колесо (рис. 2) является наиболее сложным элементом электромеханической трансмиссии, состоящим из следующих элементов: тягового электродвигателя 4, планетарного редуктора 1, ступицы 2 колеса с подшипниковыми узлами, фрикционного тормозного механизма 3, шины с ободом.
К конструкции электромотор-колесо могут также относиться отдельные узлы подвески, механизм переключения передач (при двухступенчатом редукторе) и некоторые другие элементы.

Электромеханические передачи нашли применение на автомобилях-самосвалах большой грузоподъемности. В частности, все самосвалы марки «БелАЗ» грузоподъемностью свыше 75 тонн оснащаются электромеханическими трансмиссиями.
В зарубежном автомобилестроении электромеханические трансмиссии также применяют на самосвалах большой грузоподъемности и на многозвенных автопоездах высокой проходимости. Перспективным считается применение электромеханических трансмиссий на многоприводных автомобилях высокой проходимости и автобусах большой вместимости.

Коробки передач грузовых автомобилей

И легковой автомобиль, и многотонный грузовик на первый взгляд отличаются лишь габаритами. Оба они оснащены ДВС, у обоих есть кузов и колеса, которые связаны трансмиссией, отвечающей за способность транспортного средства к перемещению. Однако коробка передач на грузовиках характеризуется рядом особенностей, которые в большинстве своем обусловлены внушительной массой ТС.

Ведь именно благодаря многоступенчатости становится возможным использование силовой установки с максимальной эффективностью. Об особенностях устройства коробки передач грузового автомобиля, а также об их ключевых отличиях пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Отличие коробки перемены передач грузовика от коробки легковушки

КП на многотонной машине, которая к тому же перевозит огромные грузы, должна быть сверхнадежной и обладать большим количеством ступеней по сравнению с легковушками.

КПП грузовых транспортных средств разрабатывают таким образом, чтобы они могли обеспечить машине требуемые динамические свойства, экономный расход топлива, высокий КПД и бесшумность работы, а также были надежны и просты в обслуживании, по возможности отличались сравнительно небольшой массой и габаритами и были доступными с финансовой точки зрения.

В подавляющем большинстве случаев коробка передач грузовика представляет собой шестеренчатый агрегат, который изменяет крутящий момент и частоту на ведущих колесах в более широком диапазоне, чем это делает двигатель. Также она позволяет ехать задним ходом, отключать мотор от движителя на более продолжительный срок во время работы на стоянках, а также в момент запуска.

В случае с КПП для тяжеловесной грузовой техники особое значение отводится массе деталей. Именно поэтому авторитетные производители комплектующих делают все для того, чтобы коробки передач, устанавливаемые на коммерческий транспорт, были как можно более легкими.

Для этого компании-производители используют облегченные материалы, преимущественно – алюминиевые сплавы, а также применяют инновационные технологии в процессе изготовления внутреннего содержимого и корпуса.

Устройство механической грузовой коробки передач

Существуют две разновидности КПП, устанавливаемых на грузовые автомобили – механические и автоматические. Первые появились гораздо раньше, они отличаются большей надежностью, выносливостью и лучшей ремонтопригодностью.

Переключение передач грузовика осуществляется благодаря наличию ступеней с зубчатыми шестеренками. Смена скоростного режима происходит из-за перемещения этих шестеренок. Зубья, сцепляющиеся с шестернями, обеспечивают возможность синхронизации колес и крутящего момента.

Говоря об устройстве механической коробки грузовика, необходимо упомянуть следующее:

• В ее конструкцию входит большое количество узлов трансмиссии – обгонные муфты, блоки шестеренок, блок заднего хода.
• Картер заполнен маслом, которое необходимо для смазки шестеренок, находящихся в постоянном движении.
• Сцепление находится рядом с маховиком, установленным непосредственно на силовой установке.
• Благодаря синхронизаторам скорости переключаются плавно, без ударов, вибраций и колебаний.

Особенности устройства трансмиссии исключают риск включения сразу нескольких передач – для этого используется кулиса, блокирующая самопроизвольную смену скоростей.

Разновидности и классификация

С точки зрения способа смены передаточных чисел КПП подразделяются на два вида – ступенчатые и бесступенчатые. В бесступенчатых передаточное число изменяется благодаря наличию гидротрансформаторов.

Иногда эту функцию выполняет вариатор. А когда речь идет о спецшасси, то с этой целью используется гидропривод. Помимо всего прочего, оси валов в коробках передач могут быть вращающимися (их еще называют планетарными) или неподвижными.

Количество ступеней передач

Большинство грузовиков российского производства оснащаются механическими трансмиссиями. Количество ступеней передач в них может варьироваться в зависимости от производителя и составлять от 6-ти до 16-ти скоростей. Не смотря на большое число скоростей, переключать их удобно благодаря делителю и демультипликатору, сдваивающим каждую из передач. Чем больше ступеней в трансмиссии, тем более маневренен грузовик, что особенно актуально на сложных участках пути.

Механическая коробка передач функционирует посредством сцепления, обобщающего и разобщающего мотор и трансмиссию транспортного средства. Если бы этого разобщения не было, переключить скорость движения было бы невозможно. КПП на грузовиках многоступенчатые, как уже говорилось выше, у авто разных марок число скоростей различно.

К примеру, старые отечественные «ГАЗы» и «ЗИЛы» оборудовались 4-хступенчатыми коробками, у МАЗов и КаМАЗов коробки 5-тиступенчатые, а вот у продукции зарубежного автопрома (MAN, Scania, Volvo) трансмиссия может быть не только 6-ти, но и 14-ти, и даже 16-тиступенчатой.

Демультипликатор и делитель

Логично, что такое большое количество передач влечет за собой определенные сложности с их переключением. Чтобы упростить задачу водителя, избавить его от необходимости поиска нужной скорости и «попадания» в нее, конструкторы изобрели принципиально новое решение, агрегаты, значительно упрощающие работу с грузовиками, но при этом не усложняющие конструкцию трансмиссии. Речь идет о делителе и демультипликаторе. Рассмотрим их подробнее.

Итак, делитель – это деталь, являющаяся в некоторой степени КПП для КПП. Выполнена она в виде редуктора, состоящего из двух ступеней, первая из которых является прямой, а вторая – повышающей. Будучи установленным, например, на 4-хступенчатую трансмиссию, делитель удваивает количество передач, и их становится 8.

Что касается демультипликатора, то он также представляет собой 2-хступенчатый редуктор, но нижняя его ступень является понижающей. Говоря иными словами, чтобы получить 16-тискоростную КПП, берут стандартную коробку и соединяют ее и с делителем, и с демультпликатором. Получается формула 4 на 2 и на 2 равно 16. Управление описанными выше агрегатами осуществляется посредством рычажков и кнопок, дополнительно установленных на коробке передач.

Особенно большое количество скоростей актуально, когда автомобиль поднимается под внушительным уклоном, а ресурсов двигателя не хватает для создания требуемой тяги. Помимо прочего, трансмиссии с делителями и демультипликаторами характеризуются повышенным износом и большей экономичностью.

Автоматические коробки

Что касается автоматических коробок передач, то они не получили на грузовиках столь широкого распространения, как на легковушках. Главная причина такого положения дел – неспособность «автоматов» обеспечить должную экономию топлива. МКП ценится водителями во многом потому, что она позволяет четко контролировать автомобиль и при правильном режиме езды экономить горючее.

К тому же «механика» более проста и доступна в обслуживании, ее ремонтопригодность намного выше.

К сожалению, «автомат» не способен похвастаться этими преимуществами, поэтому на большегрузах он является чем-то сродни экзотики.

Однако есть у АКП на грузовиках и определенные преимущества, в частности:

• Повышают комфорт управления автомобилем (водителю не приходится думать о выборе правильной скорости). Особенно удобно это во время движения в населенных пунктах с плотным трафиком и сложной дорожной обстановкой.
• Продлевают срок службы мотора, снижают износ деталей и комплектующих, позволяют уменьшить количество неисправностей и исключить необходимость преждевременного ремонта.
• Благодаря тому, что управление действиями осуществляет электроника, машина плавнее стартует с места и так же плавно тормозит, что способствует более комфортной езде. Обеспечивают плавность движения на дорогах, качество покрытия которых оставляет желать лучшего.

Признаки неисправности

Существует несколько признаков необходимости ремонта коробки передач грузового автомобиля:

• Скорости движения меняются самопроизвольно.
• Передача не включается (как правило, случается это из-за износа механизмов привода переключателей шестеренок).
• Переключить скорость становится все сложнее, для этого приходится прикладывать усилие. В таких случаях необходимо срочно обратиться на СТО, т.к. подобный признак может свидетельствовать о поломке шлица первичного вала.
• В процессе езды появляются посторонние звуки и вибрации, которые являются свидетельством разрушения подшипников.

Ремонт коробки передач

Ремонт КПП грузовиков должен выполняться в специализированных сервисных центрах, персонал которых обладает требуемым опытом и имеет в своем распоряжении все необходимое оборудование и инструменты. Ремонту агрегата предшествует его тщательная диагностика и грамотный демонтаж.

Выполняется ремонт на специальном поворотном стенде. Если необходимо заменить детали коробки, ее придется полностью разобрать и внимательно осмотреть на предмет наличия трещин и срывов резьбы. Если на шестеренках сломаны зубья, их (то есть шестерни), нужно поменять.

Сделать это технически грамотно и правильно, не обладая требуемыми навыками, невозможно, поэтому еще раз настоятельно рекомендуем доверить выполнение столь ответственной задачи настоящим профессионалам.

Заключение

Мы описали ключевые особенности КПП грузовиков и их основные разновидности. И у «механики», и у «автомата» есть как плюсы, так и минусы, выбор делается на основе предпочтений пользователя и с учетом условий дальнейшей эксплуатации ТС. В любом случае, о какой именно коробке речь бы ни шла, необходимо своевременно проводить техобслуживание и обращаться в автомастерскую сразу же, как только были замечены малейшие признаки неисправности.

Коробки передач грузовых автомобилей, как переключать

Карьерные самосвалы БелАЗ с гидромеханической трансмиссией

На рынке карьерных самосвалов продолжается традиционная и давняя конкуренция двух типов трансмиссий – гидромеханической (ГМТ) и электромеханической (ЭМТ). И если на карьерных самосвалах грузоподъемностью 60–70 тонн гидромеханическая трансмиссия прочно удерживает позиции безальтернативного привода, то в приводе карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности продолжается постоянная и острая конкуренция. Вышеуказанные трансмиссии имеют значительные и принципиальные различия в конструктивном исполнении, поэтому переход в эксплуатации с одного типа самосвала на другой требует значительных средств, связанных с изменением технического обслуживания и ремонтной базы. Но в конечном итоге потребитель выигрывает, так как конкуренция данных типов трансмиссии направлена на получение наиболее высоких технико-экономических показателей, прежде всего, карьерного самосвала.

Производители карьерных самосвалов с ГМТ конкурентоспособность своих изделий определяют следующими основными показателями:

• более высокая эффективность механической силовой передачи;

• возможность эксплуатации на затяжных и повышенных уклонах в глубоких карьерах без перегрева узлов трансмиссии;

• более высокие тягово-динамические и топливно-экономические характеристики самосвала;

• меньшая металлоемкость самосвала и исключение потребления дорогостоящих цветных металлов, входящих в состав тяговых генераторов и электродвигателей.

Сдерживающими факторами для получения карьерными самосвалами с ГМТ подавляющего преимущества на рынке являются: более низкий ресурс до капремонта узлов ГМТ по сравнению с ЭМТ и возрастание общих издержек за период эксплуатации самосвала с ГМТ, связанное с организацией технического обслуживания и ремонта узлов ГМТ.

Однако развитие открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых на современном этапе характеризуется интенсивным углублением карьеров, удлинением расстояний транспортирования, увеличением удельного веса наклонных участков дорог в карьерах. Средняя глубина карьеров достигла 350–400 метров, а на отдельных карьерах – превышает 500 м. В то же время проектные глубины достигают 600–800 м. В таких условиях самосвалы с ГМТ получают неоспоримое преимущество.

Тенденция к возрастанию сбыта карьерных самосвалов грузоподъемностью 110–220 тонн с ГМТ проявилась с 1994–1995 гг.

Развитие гидромеханической трансмиссии карьерных самосвалов большой грузоподъемности первоначально осуществлялось в двух направлениях: использование ГМТ на самосвалах с планетарными коробками передач и на самосвалах с вально-планетарной коробкой передач. Однако последние не получили право на жизнь.

В процессе соперничества с карьерными самосвалами, оборудованными ЭМТ, определились конструктивные особенности самосвала с гидромеханической трансмиссией, основными из которых по утверждению фирм-изготовителей являются следующие:

• оптимальный интервал между передаточными числами коробки передач в сочетании с высоким запасом крутящего момента двигателя, что приводит к уменьшению количества переключения передач при движении и, соответственно, к увеличению ресурса узлов трансмиссии;

• гидротрансформатор, обеспечивающий требуемое максимальное тяговое усилие на колесах, используется только при трогании с места и в момент переключения передач. В остальное время он блокируется фрикционной муфтой, что позволяет достичь максимального коэффициента полезного действия трансмиссии самосвала;

• электронная система автоматического управления переключением передач и диагностики гидромеханической передачи, связанная с электронной системой управления двигателем, позволяет исключить влияние человеческого фактора на процесс переключения передач, повысить ресурс узлов трансмиссии, сократить время поиска неисправностей и, в конечном итоге, сократить затраты на эксплуатацию самосвала.

На Белорусском автозаводе в течение длительного времени проводились проектные работы по поиску и созданию оптимальной конструкции гидромеханической трансмиссии для карьерных самосвалов большой грузоподъемности. Результатом такой работы является создание карьерного самосвала модели БелАЗ-7516 грузоподъемностью 136 тонн. На самосвале установлен двигатель фирмы Cummins модели QSK 45 с номинальной мощностью 1500 л.с. при 1900 оборотах в минуту. Максимальный момент двигателя составляет 6835 Н·м при частоте вращения 1300–1400, а коэффициент запаса крутящего момента – 22%.

Самосвал оборудован новой гидромеханической трансмиссией, спроектированной и изготовленной на Белорусском автозаводе.

Гидромеханическая трансмиссия состоит из одноступенчатого трехколесного гидротрансформатора, планетарной коробки передач, двух карданных валов, ведущего моста, который включает одноступенчатую коническую главную передачу с коническим дифференциалом и планетарные колесные передачи.

Гидротрансформатор в едином блоке с редуктором привода насосов гидросистемы самосвала и компоновочным редуктором установлен на подмоторной раме двигателя и закреплен на картере маховика двигателя. Гидротрансформатор оборудован фрикционной муфтой блокировки.

Коробка передач планетарного типа с постоянным зацеплением шестерен имеет шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода и создана как базовая модель для гидромеханических трансмиссий на карьерные самосвалы грузоподъемностью 90–150 тонн. Коэффициент соотношения между передаточными числами соседних передач равен 1.35–1.36.

Автоматическая система управления переключением передач и блокировкой гидротрансформатора включает исполнительные и регулирующие механизмы гидравлической системы и электронный блок управления. Электронный блок выполняет функции диагностики гидромеханической трансмиссии и взаимосвязан с электронным блоком управления двигателем. Гидросистема планетарной коробки передач отделена от гидросистемы гидротрансформатора.

Самосвал оборудован многодисковыми маслоохлаждаемыми тормозами, гидросистема охлаждения которых объединена с гидросистемой гидротрансформатора.

В настоящее время самосвал БелАЗ-7516 проходит заводские испытания.

Трансмиссия

Трансми́ссия (силовая передача) — в машиностроении совокупность сборочных единиц и механизмов, соединяющих двигатель (мотор) с ведущими колёсами транспортного средства (автомобиля) или рабочим органом станка, а также системы, обеспечивающие работу трансмиссии. В общем случае трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам (рабочему органу), изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения. Трансмиссия входит в состав силового агрегата.

Содержание

Состав

В состав трансмиссии автомобиля входят:

В состав трансмиссии гусеничных машин (например, танка) в общем случае входят:

• Главный фрикцион (сцепление);
• Входной редуктор («гитара»);
• Коробка передач;
• Механизм поворота;
• Бортовой редуктор.

Основные требования

К трансмиссиям транспортных средств предъявляются следующие требования:

• обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
• простота и лёгкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
• высокая надёжность работы в течение длительного периода эксплуатации;
• малые масса и габаритные размеры агрегатов;
• простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
• высокий КПД;
• в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.

Техническое обслуживание трансмиссии

Основные признаки неисправности:

• пробуксовывание;
• неполное выключение;
• рывки во время движения с места;
• шум в сцеплении во время движения;
• заедание педали;
• подтекание жидкости в соединениях привода сцепления.

Пробуксовывание сцепления может происходить из-за:

• ограничения свободного хода педали вследствие неправильного регулирования или износа фрикционных накладок;
• износ фрикционных накладок ведомого диска.

При этом крутящий момент от двигателя передаётся не полностью, ухудшается разгон автомобиля, замедляется трогание с места, а в случае большого пробуксовывания автомобиль остаётся неподвижным, даже если передача включена и педаль сцепления отпущена.

Чтобы устранить неисправность, надо проверить свободный ход по центру площадки педали: он должен составлять 35-45 мм на автомобилях «Москвич», 26-38 мм на автомобилях ЗАЗ, 26-35 мм на автомобилях ВАЗ и 12-28 мм на автомобиле ГАЗ-24. Свободный ход создаётся прежде всего благодаря зазору между вилкой выключения сцепления и нажимной муфтой выжимного подшипника, то есть идентично перемещению педали вплоть до начала прогиба пружины диафрагмы (на автомобилях ВАЗ и «Москвич») или до начала сжимания витых пружин (ЗАЗ, ГАЗ-24).

Устройство и работа автоматической коробки передач (АКП)

Автоматическая трансмиссия (или автоматическая коробка переключения передач) переключает передачи самостоятельно в зависимости от скорости автомобиля и обеспечивает водителю приятные и комфортные условия для вождения автомобиля. От водителя лишь требуется вручную выбрать направление движения машины: вперёд или назад.

Отдельно выделяют роботизированную трансмиссию, где разъединение сцепления и переключение передач также происходит автоматически, но отсутствует механизм плавного переключения передач — гидротрансформатор.

Пока наиболее эффективным (с точки зрения плавного изменения коэффициента редукции) считается вариатор. Но использование в нём резинового ремня возможно лишь с агрегатами небольшой мощности (например, мини-скутеры). Компания Audi разработала вариатор с металлическим ремнем в виде многорядной цепи. Однако, ввиду большой стоимости, трансмиссия такого легкового автомобиля оказалась неконкурентоспособной.

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач и состоит из следующих основных частей:

• насосное колесо или насос (pump);
• плита блокировки гидротрансформатора (lock — up piston);
• турбинное колесо или турбина (turbine);
• статор (stator);
• обгонная муфта (one — way clutch).

Гидротрансформатор работает по принципу передачи движения через слой жидкости. Степень связи насосного колеса с турбинным можно плавно изменять. Этим занимается автоматика. Минусом такого устройства являются большие потери на перемешивание жидкости (низкий КПД), что не даёт возможности использовать его непосредственно в качестве основного редуктора, а лишь в качестве жидкостной муфты сцепления.

Классификация трансмиссий

По способу передачи и трансформирования момента трансмиссии делятся на механические, гидромеханические и электромеханические.

Механические трансмиссии

Механические трансмиссии — (простые и планетарные) в коробках передач содержат лишь шестерёнчатые и фрикционные устройства. Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия (КПД), компактности и малой массе, надёжности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя. Большое время на переключение передач рычагом усложняет управление машиной. Поэтому спортивные автомобили, снабжённые механической трансмиссией, оборудуют электронными переключателями передач (подрулевыми лепестками, кнопками на руле и пр.) и коробками передач со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.

Применение механических транисмиссий характерно для советского танкостроения (простые механические — Т-55, Т-62; планетарные с гидросервоуправлением — Т-64, Т-72, Т-80).

Гидромеханические трансмиссии

Гидромеханические трансмиссии имеют гидромеханическую коробку передач, в состав которой входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор, комплексная гидропередача) и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надёжности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидропередачи. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты моторно-трансмиссионного отделения. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Гидромеханические трансмиссии получили широкое распространение в западном танкостроении — М1 «Абрамс» (США), «Леопард-2» (ФРГ). В трансмиссиях этих танков использованы не только гидродинамические передачи в основном приводе, но и гидростатические (гидрообъёмные) передачи в дополнительном приводе для осуществления поворота.

Электромеханические трансмиссии

Электромеханическая трансмиссия состоит из электрического генератора, тягового электродвигателя (или нескольких), электрической системы управления, соединительных кабелей. Основным достоинством электромеханических трансмиссий, является обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги, а также отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электротрансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы.

Недостатком, препятствующим широкому распространению электрических трансмиссий, являются относительно большие габариты, масса и стоимость (особенно если используются электрические машины постоянного тока), сниженный КПД (по сравнению с чисто механической). Однако, с развитием электротехнической промышленности, массовым распространением асинхронного, синхронного, вентильного, индукторного и др. видов электрического привода, открываются новые возможности для электромеханических трансмиссий.

Такие трансмиссии применяются в тепловозах, карьерных самосвалах, некоторых морских судах, тракторах, самоходных механизмах, военной технике (в свое время, на танках ЭКВ (СССР) и немецких военных машинах «Фердинанд» и «Мышонок»), автобусах (которые с таким видом трансмиссии, правильнее называются теплоэлектробус (например ЗИС-154)).