Колесный сортиментовоз с комбинированной трансмиссией».

Дальнейшее уменьшение удельного  давления на грунт и увеличение сцепных  свойств колесного трактора возможно путем установки на колеса тандемной (балансирной) тележки – так называемых «мягких» гусениц. Удельное давление на грунт снижается на 35–50%. Однако, применение мягких гусениц на осях балансирных тележек приводит к  увеличению расхода топлива, и на твердых грунтах такие гусеницы изнашиваются значительно интенсивнее.

Балансирная тележка также увеличивает  боковую устойчивость машины, так  как ось с тележкой имеет более  плавный ход и вызывает меньшие  перемещения при преодолении  препятствий по сравнению с независимой  подвеской осей и, кроме того, позволяет  преодолевать препятствия без отрыва колес от поверхности пути. Машина с балансирной тележкой поднимается  только на ½ по сравнению с одиночной  осью, также снижается примерно на 40% сила удара. Это дает возможность  трактору работать на более трудных  участках и развивать более высокие  скорости.

Основными недостатками такой машины является ее высокая стоимость. Также  при использовании тракторов  с балансирными тележками при  повороте происходит скольжение колес, что ведет к разрушению верхнего слоя почвы. Однако воздействие на почву  значительно меньше, чем у тракторов  на гусеничном ходу. Трудности могут  возникнуть при подборе покрышек по ширине и диаметру.

Было установлено, что наиболее приемлемым вариантом для вывозки  сортиментов является колесный трактор, выполненный на шасси с тремя  осями и имеющий грузоподъемность порядка 8–15 тонн. При этом мощность двигателя данного трактора должна составлять 75–130 кВт.

Применение в тракторе шарнирно-сочлененной  рамы дает ряд преимуществ в тяжелых  условиях эксплуатации на лесозаготовках по сравнению с ныне применяемой  рамой на машинах. При использовании  шарнирно-сочлененной рамы в сочетании  с шинами низкого давления можно  отказаться от применения эластичной индивидуальной подвески на каждую ось.

Горизонтальный шарнир рамы с углом  качения   позволяет преодолевать участки сложного лесного рельефа без существенного изменения сцепной массы на колесах. Кроме того, шарнирно-сочлененная рама гарантирует полное использование сцепного веса машины и исключает вывешивание или разгрузку одного из колес, что положительно влияет на проходимость. Однако шарнирное соединение, имея дополнительные степени свободы, может привести к снижению запаса устойчивости по опрокидыванию. Для повышения устойчивости лесозаготовительных машин на пневматическом ходу можно применять блокировку горизонтального шарнира.

Большое значение для эффективной  работы трактора имеет тип трансмиссии. Во время работы трактора на лесосеке величина сопротивления движению постоянно  меняется. Это вызвано изменением рельефа местности, плотности почвы, наличием препятствий в виде пней, корней, упавших деревьев.

Для таких условий работы колесных тракторов по сравнению с механическими  передачами более приемлемой является гидростатическая трансмиссия.

Зарубежные фирмы, такие как  Valmet, Locomo, Volvo, Norcar, John Deere, Ponsse, Rottne широко используют такие конструкции при проектировании машин для лесозаготовок.

В нашей стране подобного типа машины были созданы на базе трактора МТЗ-80 (ЛТ-189), ПО «МТЗ» совместно с «ЦНИИМЭ» (МЛ-131) и ряд других моделей: МЛ-72-0; МЛ-74; МЛ-104; МЛ-142; ШЛК 6-04; ТЛ-60Ф-4.

Техническая характеристика некоторых  машин приведена в таблицах 1.1.и 1.2.

Таблица 1.1

Техническая характеристика иностранных машин

№ п/п	Наименование показателей			Ед. изм.	J.D. 111OD	Вал-мет	METLIS 408F	Нор-кар	Ponsse WISENT
1	Масса эксплуатационная			т	12.0	9.5	11.0	14.1	14.1
2	Грузоподъемность			т	12.0	8.0	10.0	12.0	12.0
3	Колесная формула				8x8	6x6	6x6	8x8	8x8
4	Размеры	база		мм	4581	4210	4520	4480	4460
		дорожный просвет		мм	595	630/ 660	600	600	645
		колея		мм	2070	1900	2080	1770	2240
		ширина		мм	2700	2500	2800	2270	2840
5	Мощность двигателя			кВт	120	68	118	87	129
6	Тип трансмиссии				ГC+Мех	ГМТ	ГC+Мех	ГСТ	ГC+Мех
7	Максимальная скорость			км/ч	23	24	25	22	25
8	Давление в гидросистем			мПа	24	20	42	17.5	42
9	Характеристики гидроманипулятора		грузовой момент	кНм	102	50	87	-	93
			максимальный вылет	м	10.35	7.1	10.0	5.3/7.5	10.0

Таблица 1.2

Техническая характеристика отечественных машин

№ п/п	Наименование показателей			Ед. изм.	ШЛК 6-04	МЛ- 131С	МЛ- 364	ТЛ- 60Ф-4	МЛ-74
1	Масса эксплуатационная			т	17.5	13.0	15.7	6.5	13.8
2	Грузоподъемность			т	14.0	10.0	11.0	3.5	5.4
3	Колесная формула				6x6	6x6	6x6	4x4	4x4
4	Размеры	база		мм	5300	4660	5300	4080	5200
		дорожный просвет		мм	500	600	600	500	500
		колея		мм	2108	2250	2260	1770	2320
		ширина		мм	2720	3000	3030	2270	2800
5	Мощность двигателя			кВт	109	88	114	41	75
6	Тип трансмиссии				ГМТ	МЕХ	ГМТ	МЕХ	ГМТ
7	Максимальная скорость			км/ч	34	27,7	34	22	30
8	Давление в гидросистем			мПа	22	20	16...19	17.5	16
9	Характеристики гидроманипулятора		грузовой момент	кНм	70	50	65	-	59
			максимальный вылет	м	7,1	7.6	7.5	5.3	6.85

В таблице 1.3. приведены технические характеристики манипуляторов устанавливаемых на сортиментовозах как отечественного, так и импортного производства.

Таблица 1.3

Техническая характеристика манипуляторов

Наименование показателя	Forestery55	Forestery66	Forestery655	F60 VT90	F50V	F65L 71	ЛВ- 185	СФ- 65
Максимальный вылет, мм	8520	8520	9620	9000	8700	7100	7300	7100
Грузовой момент, кН м	52	62	60	57	45	65	70	62
Момент поворота, кНм	17	25	25	21	13	21	16	16
Угол поворота, град	380	380	280	280	380	380	400	415
Рабочее давление	160	160	160	170	150	170	-	170
Масса,кг (без маслоротатора и грейфера)	1280	1410	1370	1100	900	1080	-	-

2. Конструктивная часть

2.1 Анализ гидростатических  передач транспортных машин

В настоящее время в России и  за рубежом создаются машины и  тракторы, в которых гидростатические (гидрообъемные) передачи используются в качестве силовой передачи машины. Мощность двигателя в такой трансмиссии  ведущим органам машины передается перемещением замкнутого объема жидкости от насоса к гидромотору. Преимущественное применение в гидростатических передачах находят аксиально-поршневые гидроагрегаты.

Эти передачи обладают рядом достоинств:

• Бесступенчатое, автоматическое изменение тяги и скорости;
• Снижение ударных нагрузок в трансмиссии, что повышает срок службы её и двигателя;
• Повышение проходимости, вследствие плавной передачи крутящего момента и возможности длительной работы с малыми скоростями;
• Облегчение труда водителя.

Проектированием гидростатических передач  занимаются в Германии, Швеции, Финляндии  и других странах. Например, колесные тракторы фирмы Norca, Ponsse, Rottne оснащены гидростатическими передачами. Широкое распространение гидростатическая передача находит в строительных и дорожных машинах. Здесь гидростатические устройства применяются для управления навесными и прицепными машинами, а так же в качестве силовой передачи на движитель.

Что касается транспортных машин (автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, гусеничных тягачей), то т здесь в качестве силовой передачи наибольшее распространение  имеют механические (зубчатые) и  гидродинамические передачи.

Гидростатическая силовая передача обеспечивает бесступенчатое регулирование  скорости движения и тяги машины в  очень широком рабочем диапазоне. При помощи гидростатических передач  можно получить неограниченное изменение  передаточных чисел.

Если произвести сравнение с  гидромеханической (гидродинамической) трансмиссией, то можно отметить одно весьма существенное свойство гидростатических передач. Последняя допускает длительную и устойчивую работу под нагрузкой  при весьма малых оборотах, сохраняя при этом свой КПД на достаточно высоком уровне.

При этом значительно упрощается управление машиной. При наличии гидростатической передачи обеспечивается большая надежность работы машины, двигатель и другие агрегаты имеют значительную защиту от перегрузки; вероятность остановки  работы двигателя практически сведена  к нулю. Наличие гидравлической магистрали от насоса к мотору обуславливает  демпфирующие свойства всей передачи, двигатель машины работает более  устойчиво и подвергается меньшему износу.

Кроме того при применении гидрообъемной  трансмиссии с установкой гидромоторов непосредственно на колеса на транспортной машине отпадает необходимость в установке таких агрегатов как сцепление, КПП, раздаточная коробка, шарниры и карданные валы. В гусеничных машинах гидрообъемная трансмиссия так же может выполнять функции механизма поворота и легко реверсируется.

В настоящее время стали применяться  комбинированные трансмиссии, в  которой подвод энергии к раздаточной  коробке осуществляется гидростатической передачей, а далее к ведущим  колесам механически. Такие схемы  сейчас широко применяются иностранными производителями (Ponsse, Rottne и др.).

Комбинированные трансмиссии имеют  следующие достоинства:

• уменьшение расхода топлива;
• уменьшение веса;
• повышение эффективности торможения двигателем;
• простота управления.

 

2.2 Конструкции тандемных  тележек

Тандемные (балансирные) тележки лесных тракторов ведут свое развитие от автоматических грейдерных тележек, но имеют специфические различия, связанные  с особенностями эксплуатации на лесозаготовках. К ним относятся: портальная конструкция тележки, т.е. ось центрального моста поднята  выше осей колес для обеспечения  необходимого дорожного просвета; увеличение грузоподъемности; увеличенный угол качения балансира относительно оси, обеспечивающий преодоление препятствий; наличие блокировки дифференциала  ведущего моста; обтекаемая форма корпусов балансирных редукторов для лучшего  соскальзывания с препятствий.

а) Конструкция тележки «Locomo 930/933».

Вращение балансирного редуктора  происходит относительно оси несовпадающей  с осью вращения ведущей шестерни, установленной в корпусе моста. В корпусе балансирного редуктора  имеются овальные отверстия, уплотненные  специальным фигурным уплотнителем. Корпус балансирного редуктора установлен на двух опорах, снабженных самоустанавливающимися подшипниками (роликовыми). На таких  же подшипниках установлены промежуточные  шестерни. Передаточное отношение балансирного редуктора равно 1. Данная конструкция  полностью уравновешена (ось вращения балансиров совпадает с осями  колес). Недостатком этой конструкции  является подтекание смазки по фигурному уплотнителю.

б) Тандемная тележка с цепной передачей.

Тележка имеет две цепные передачи, каждая из которых приводит свое колесо. Отличительной особенностью является также наличие двух планетарных  рядов. Привод на большую звездочку  осуществляется от эпициклической шестерни 2-го планетарного рода. Данная конструкция  балансирной тележки сбалансирована. Опорно-поворотный узел выполнен консольным с подшипниками скольжения. Недостаток данной конструкции – сложность. Тележки такого типа требуют механизма  натяжения цепей и применяются  только на легких машинах.