Transmisia tractoarelor - aspecte generale privind transmisia tractoarelor

ASPECTE GENERALE PRIVIND TRANSMISIA TRACTOARELOR

1.1 ROLUL SI CLASIFICAREA TRANSMISIILOR TRACTOARELOR

Prin transmisia tractorului se intelege totalitatea subansamblurilor (mecanismelor) care transmit puterea motorului rotilor motoare. Transmisia modifica viteza unghiulara a rotilor motoare si momentul de torsiune corespunzator. Asadar, prin intermediul transmisiei, se modifica viteza de deplasare si forta motoare (implicit si forta de tractiune), permitand tractorului sa se adapteze diverselor conditii de exploatare.

Transmisia unui tractor trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa fie realizata dupa scheme cinematice simple;

- sa aiba randament ridicat;

- sa asigure modificarea raportului de transmitere in diapazonul dat (d = i_{tr max}/i_{tr min} = v_max/v_min);

- sa permita schimbarea sensului de deplasare a tractorului (daca diapazonul vitezelor de mers inainte si inapoi este acelasi, atunci transmisia se numeste reversibila);

- sa asigure virajul tractorului cu diferite raze;

- sa permita, la nevoie, intreruperea fluxului de putere;

- sa functioneze eficient atat in regimul de tractiune, cat si in regimul de franare cu motorul;

- impreuna cu transmisia prizei de putere, sa permita actionarea masinilor din agregat cu anumite turatii, in functie de conditiile de lucru.

Transmisiile utilizate in prezent la tractoare pot fi clasificate dupa mai multe criterii.

Dupa modul de transmitere a puterii de la motor la rotile motoare ale tractorului, pot fi: mecanice, hidraulice, electrice sau combinate (hidromecanice, electromecanice).

Dupa felul variatiei vitezei de deplasare a tractorului, transmisiile pot fi: in trepte si fara trepte (progresive).

Transmisiile in trepte permit tractorului sa se deplaseze, intre viteza minima si cea maxima, cu un numar limitat de trepte de viteze. Ele pot fi mecanice (cu angrenaje), hidromecanice sau electromecanice.

Transmisiile fara trepte (progresive) dau posibilitatea ca, intre anumite limite, sa se obtina orice raport de transmitere, astfel incat tractorul se poate deplasa intre viteza minima si cea maxima cu un numar infinit de trepte de viteze. Ele pot fi mecanice (cu variatoare), hidraulice (hidrostatice) sau electrice.

1.2 SCHEME CINEMATICE ALE TRANSMISIILOR MECANICE IN TREPTE

Datorita simplitatii si sigurantei in functionare, transmisiile mecanice in trepte au capatat cea mai larga raspandire in constructia de tractoare. In plus, ele prezinta si urmatoarele avantaje: greutate specifica mica, randament mare, fiabilitate ridicata, intretinere si reparare usoare.

Transmisiile mecanice in trepte sunt alcatuite, in general, din urmatoarele subansambluri: ambreiajul principal, cutia de viteze, transmisia centrala, diferentialul (la tractoarele pe roti) sau mecanismele de directie (la tractoarele pe senile) si transmisia finala. Pe langa transmisia propriu-zisa, tractoarele mai sunt prevazute cu transmisii speciale, pentru actionarea diferitelor mecanisme si organe de lucru.

Schema cinematica a transmisiei depinde de tipul tractorului (pe roti 4x2, 4x4 sau pe senile), numarul treptelor de viteze si plasarea arborilor in cutia de viteze (longitudinal sau transversal), plasarea transmisiei finale (langa diferential sau langa rotile motoare), tipul prizei de putere si de modul de actionare al altor organe de lucru.

Numarul treptelor transmisiilor mecanice atinge frecvent valorile 16.20, uneori 36 si chiar mai mult. Prin aceasta, transmisia mecanica in trepte se apropie de una progresiva.

1.2.1 Transmisii mecanice ale tractoarelor 4x2

In continuare sunt prezentate schemele cinematice ale unor tractoare pe roti 4x2. In figura 1.1 este reprezentata schematic transmisia tractorului U 445. Motorul transmite puterea ambreiajului dublu 1, compus din ambreiajul principal a si ambreiajul prizei de putere b. De la ambreiajul a, miscarea este transmisa la cutia de viteze 3, prin cuplajul elastic 2. Cutia de viteze 3 realizeaza (3+1) trepte: trei trepte pentru mersul inainte si una pentru mersul inapoi. Reductorul planetar 4, cu doua trepte, dubleaza numarul treptelor de viteze. Cutia de viteze 3, impreuna cu reductorul 4, formeaza o cutie de viteze compusa. De la transmisia centrala 5, miscarea se transmite la diferentialul 6 si, de aici, prin intermediul transmisiei finale 8, la rotile motoare 9. Franele cu banda 7 sunt montate pe arborii planetari ai diferentialului. Blocarea diferentialului se realizeaza cu mansonul 10.

Fig. 1.1. Schema cinematica a transmisiei tractorului U 445.

Tractorul U 445 este prevazut cu doua tipuri de prize de putere: normala (cu turatie constanta standard pentru APP - arborele prizei de putere) si sincrona (turatie proportionala cu viteza de deplasare a tractorului, v. cap. 7). Prin deplasarea spre stanga a rotii 12, se cupleaza priza de putere normala (pozitia N); ambreiajul b, prin intermediul arborelui 11 si al angrenajului 13, antreneaza arborele 14. Prin deplasarea rotii 12 spre dreapta (pozitia S), se cupleaza priza de putere sincrona. Optional, se poate monta reductorul conic 15 si roata de curea 16, roata destinata antrenarii diverselor masini agricole prin intermediul unei curele de transmisie.

In figura 1.2 se prezinta schema cinematica a transmisiei tractorului U 650. De la ambreiajul principal 1, miscarea se transmite la amplificatorul de cuplu (format din ambreiajul 2, cuplajul unisens 3 si mecanismul planetar 4) si de aici la cutia de viteze 5, care realizeaza (5+1) trepte. Amplificatorul de cuplu realizeaza doua game de viteze (rapida si lenta), astfel incat, cutia de viteze compusa (formata din cutia de viteze  propriu-zisa 5 si amplificatorul de cuplu) va avea (10+2) trepte. Trecerea de la o gama la alta se realizeaza in timpul mersului, fara intreruperea fluxului de putere (sub sarcina, v. cap. 4). Trebuie mentionat ca, la ora actuala, amplificatorul de cuplu a fost inlocuit cu un reductor planetar care realizeaza aceleasi rapoarte de transmitere (v. cap. 4 si fig. 1.4). Se obtine o constructie mai fiabila, dar se elimina avantajele amplificatorului de cuplu. Prin transmisia centrala 6, diferentialul 7 si transmisia finala 8, miscarea se transmite rotilor motoare 10. Franele cu discuri 9 sunt plasate pe arborii planetari ai diferentialului. Blocarea diferentialului se realizeaza cu ajutorul dispozitivului de blocare 11. Transmiterea puterii la priza de putere normala se realizeaza de

la partea conducatoare a ambreiajului 1 (priza fiind independenta) printr-un angrenaj cilindric, prin arborele 12 (care trece prin interiorul arborelui intermediar tubular al cutiei de viteze) pana la mansonul de comanda 13, care, in acest caz, trebuie sa fie in pozitia N (normala). De la acesta, prin arborele 14 si reductorul planetar 15, miscarea se transmite la arborele prizei de putere 16. In cazul cuplarii mansonului 13 in pozitia S, miscarea este primita de la arborele secundar al cutiei de viteze prin roata a, care se roteste liber pe arborele intermediar. Pentru cuplarea prizei de putere, se strange frana f₁ a reductorului planetar, iar pentru oprire, frana f₂ (actionarea franelor este sincronizata). Transmiterea miscarii la roata de curea 18 (montata optional) se face prin reductorul 17 de la arborele intermediar al cutiei de viteze.

1.2.2 Transmisii mecanice ale tractoarelor 4x4

La tractoarele de putere mica si mijlocie (de regula sub 120 kW) s-a extins foarte mult folosirea solutiei 4x4 cu roti neegale, puntea din fata fiind directoare. Raspandirea mare a tractoarelor 4x4 se explica prin faptul ca, in conditiile unei tipizari largi a productiei, se obtin foarte usor ambele variante constructive (4x2 si 4x4) ale aceluiasi tractor. Transmisiile acestor tractoare difera de cele ale tractoarelor 4x2 prin aceea ca mai apare o transmisie pentru puntea din fata. Astfel, schema din figura 1.3 a tractorului U 445 DT difera de cea din figura 1.1 (U 445) prin adaugarea transmisiei puntii din fata. De la arborele secundar al cutiei de viteze, miscarea se transmite la puntea din fata prin reductorul lateral 1 (prevazut cu o roata baladoare pentru cuplarea facultativa a puntii din fata), transmisia cardanica 2, transmisia

centrala 3, diferentialul 4 si cuplajele unghiulare sincrone 5.

In figura 1.4 este reprezentata schema cinematica a transmisiei tractorului cu doua punti motoare U 651 M, derivata din U 650 M (in aceasta schema, amplificatorul de cuplu din figura 1.2 - poz. 2, 3 si 4 - a fost inlocuit cu un reductor cu doua trepte). Ca si in schema precedenta, puntea din fata este actionata de arborele secundar al cutiei de viteze, incluzand, insa, in lantul cinematic si o transmisie finala (reductor pseudoplanetar - bratul portsatelit fiind fix, transmisia finala este de fapt un reductor cu axe fixe).

Schema cinematica din figura 1.5 se utilizeaza la tractoarele U 850 DT si U 1010 DT, care, de asemenea, se deosebeste de cea corespunzatoare tractoarelor U 850 si U 1010 prin adaugarea transmisiei puntii din fata (cu antrenare centrala). Puntea din fata a acestor tractoare are urmatoarele caracteristici: grup conic cu dantura Gleason; diferential cu patru sateliti; reductoare in butucii rotilor; cuplaje unghiulare sincrone executate sub forma unor articulatii cardanice duble; comanda cuplarii si decuplarii puntii se face facultativ printr-o maneta separata.

In figura 1.6 este reprezentata schema cinematica a transmisiei tractoarelor John Deere 6000 si 7000 Power Quad, cu 24+24 trepte (optional 36+24), partial cu cuplare sub sarcina. Transmisia are in componenta cutia de viteze planetara 1 cu cuplare sub sarcina (cu 4 trepte) si cutia de viteze 2 (cu 6 trepte), cu ajutorul carora se realizeaza cele 24 trepte de mers inainte. Cu ajutorul unui inversor, comandat de frana F, se realizeaza acelasi numar de trepte si pentru mersul inapoi. Optional, poate fi montat reductorul pentru viteze superlente 3, care impreuna cu cutia de viteze 1 si treptele I, II si III din cutia de viteze 2, realizeaza un numar suplimentar de 12 trepte de viteze de mers inainte. Diferentialul puntii spate 4 poate fi blocat. Transmisia finala 6 este planetara. Transmisia tractorului permite cuplarea sub sarcina a puntii fata. Reductorul prizei de putere 7 are trei trepte si permite rotirea arborelui prizei cu turatiile 540, 1000 si 540 rot/min "treapta economica".

Schema cinematica din figura 1.7 este a transmisiei tractoarelor Case-IH 3200 (cu motor Diesel de 33, 38 sau 44 kW) si 4200 (cu motor Diesel cu puteri nominale de 52.66 kW), cu 16+8 trepte (organizate dupa schema 2 4 (2+1) trepte). Amplificatorul de cuplu 1 realizeaza doua game de viteze (cu rapoartele de transmitere i_a2 = 1 si i_a1 = 1,2). Cutia de viteze 3 are 4 trepte sincronizate. Reductorul 4 realizeaza 2 trepte de mers inainte si una de mers inapoi. Diferentialul puntii spate este cu blocare facultativa. Cuplarea puntii fata se poate realiza sub sarcina, prin intermediul ambreiajului A. Trebuie mentionat ca franarea tractorului poate fi realizata pe toate rotile, prin actionarea simultana a franelor F₁ si F₂. Transmisia finala 6 este planetara. Actionarea transmisiei prizei de putere se realizeaza de la elementul conducator al ambreiajului principal 1. Reductorul prizei de putere 7 permite antrenarea arborelui prizei de putere APP cu doua turatii (540 si 1000 rot/ min).

In figura 1.8 este reprezentata schema cinematica a transmisiei Electro Shift, partial cu cuplarea sub sarcina a treptelor de viteza (patru trepte) si cu inversor cu sincronizatoare, utilizata de firma Ford la tractoarele Seria 40 (cu motoare Diesel cu puteri nominale de 55.88 kW). Amplificatorul de cuplu 1 realizeaza doua game de viteze, una cu un raport de transmitere egal cu unitatea (cand este cuplat ambreiajul A₂) si a doua cu un raport supraunitar (cand este cuplat ambreiajul A₁). Cutia de viteze 4 (cu doua trepte sincronizate) este inseriata cu cutia de viteze cu cuplare sub sarcina 5 (cu doua trepte) si reductorul 6 (cu doua trepte sincronizate, normala N si lenta L). Datorita inversorului cu sincronizatoare 3, se obtine acelasi numar de trepte atat la deplasarea inainte, cat si inapoi, respectiv 16 trepte, toate sincronizate. Optional, se poate monta  reductorul 2 pentru trepte superlente.

1.2.3 Transmisii mecanice ale tractoarelor pe senile

Schemele cinematice ale transmisiilor tractoarelor pe senile difera in principiu de cele ale tractoarelor pe roti prin aceea ca, in locul diferentialului dintre roti, se folosesc mecanisme de directie pentru realizarea virajului.

In schema din figura 1.9 a tractorului S 650, puterea se transmite de la ambreiajul principal 1 (facultativ cuplat), prin cuplajul elastic 2, cutia de viteze cu (5+1) trepte 3, transmisia centrala 4, ambreiajele de directie 6, transmisia finala 7, la rotile motoare 8. Pe tamburele conduse ale ambreiajelor de directie sunt montate franele cu banda 5 pentru realizarea virajelor cu raze mici. Acest tractor are priza de putere normala independenta; cei doi arbori ai prizei, 12 si 13 (cu turatii de 1000 rot/min si, respectiv, 540 rot/min), primesc miscarea de la partea conducatoare a ambreiajului principal 1 prin angrenajul 9, cuplajul 10 si ambreiajul de frictiune 11. Optional, se poate monta roata de curea 14. Din considerente constructive, la tractoarele pe senile, roata de curea se poate monta numai in spate. Pompa hidraulica P₁ se foloseste pentru instalatia hidraulica de ridicat, iar P₂  - pentru ungerea sub presiune a cutiei de viteze.

Schema cinematica din figura 1.10 realizeaza (6+2) trepte de viteze cu ajutorul unei cutii de viteze compuse (cutia de viteze 2 si reductorul 3). Priza de putere este dependenta.