Шасси. Трансмиссии

Шасси объединяют такие группы деталей, механизмов и систем: трансмиссии, несущую систему, мосты, подвеску, колеса, рулевое управление и тормозную систему. На пожарных основных и многих специальных автомобилях установлены дополнительные трансмиссии для привода различных потребителей энергии. Такими потребителями мощности на основных пожарных автомобилях общего применения являются пожарные насосы, на специальных – приводы гидравлических систем (например, на автолестницах).

Трансмиссией называется совокупность кинематически связанных между собой узлов и деталей, предназначенных для передачи и распределения энергии от двигателя к исполнительным механизмам.

Трансмиссии обеспечивают: включение и выключение исполнительных механизмов, передачи вращающего момента, изменения частоты вращения вала исполнительного механизма и изменения направления (если это необходимо) его вращения.

В современных конструкциях пожарных машин применяются трансмиссии механические, гидромеханические, комбинированные. Они должны удовлетворять ряду требований:

быть компактными, легкими в управлении и иметь высокий КПД;

обеспечивать в широком интервале изменение нагружения исполнительных механизмов;

иметь предохранительные устройства, защищающие детали и узлы исполнительных механизмов от возможных перегрузок.

Все используемые в конструкциях пожарных машин трансмиссии характеризуются следующими основными параметрами: передаточным числом, КПД и передаваемым вращающим моментом.

Передаточное число u простейшей механической передачи, состоящей из ведущей и ведомой шестерен, определяется следующим соотношением

 

, (6.12)

 

где: n₁, n₂, z₁, z₂, d₁, d₂- соответственно частота вращения, число зубьев и диаметры начальных окружностей ведущего и ведомого зубчатых колес.

При < 1 передача называется ускоряющей (мультипликатор) и при u >1 – понижающей (редуктор).

Если трансмиссия имеет несколько пар зубчатых колес, из которых каждая имеет свое передаточное число, то общее передаточное число трансмиссии будет равно

u_общ = u₁, u₂...u_n (6.13)

 

Коэффициент полезного действия (кпд) трансмиссии характеризует потери мощности при передаче ее от двигателя к исполнительному механизму и определяется по формуле

 

h = (6.14)

 

где: N_e - эффективная мощность двигателя; N_м - мощность механических потерь в трансмиссии; N_и - мощность, подводимая к исполнительному механизму.

КПД определяется экспериментальным путем при стендовых испытаниях трансмиссии. Величина η в значительной степени зависит от типа и конструкции трансмиссии, частоты вращения ее элементов, передаваемой величины вращающего момента, а также вязкости и уровня масла в агрегатах трансмиссии.

Общий КПД трансмиссии, состоящий из нескольких механизмов, определяется по формуле

h_общ = h₁ h₂ … h_{n ,} (6.15)

где: h₁ ,h₂, h_n - соответственно КПД промежуточных элементов, составляющих трансмиссию.

Крутящий момент исполнительного механизма М_и связан с эффективным крутящим моментом двигателя М_е для случая равномерного вращения зависимостью

М_и = М_е u_общ h_общ . (6.16)

 

Механические трансмиссиивключают в себя механические передачи, муфты, сцепления и другие элементы, обеспечивающие передачу энергии.

В дополнительных трансмиссиях применяются механические или гидромеханические передачи. Передачи используются в качестве приводов пожарных автолестниц или автоколенчатых подъемниках. Они будут рассмотрены при изучении этих машин.

Механические передачи – редукторы или мультипликаторы.

В пожарных машинах они применяются для преобразования и передачи крутящего момента между валами с параллельными или перекрещивающимися осями.

В первом случае они используются в коробках отбора мощности в дополнительных трансмиссиях привода пожарных насосов. В них используются зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьями. Они применяются в комбинированных пожарных насосах для передачи крутящего момента от валов низконапорной к валам высоконапорной ступени. В механизмах поворота пожарных автолестниц и пожарных подъемников используются передачи с внутренним зацеплением.

Во втором случае применяют червячные передачи в механизмах поворота и подъема колен пожарных автолестниц и пожарных автоподъемниках.

Зубчатые передачи составляют основу коробок отбора мощности (КОМ). Принципиальная схема одной из них представлена на рис.6.9. Корпус 4 КОМ крепится на картере коробки передач или раздаточной коробки трансмиссии автомобиля. От шестерни 1 на валу коробки передач, мощность передается с помощью промежуточного зубчатого колеса 2 к ведомой шестерне 3 КОМ. С помощью зубчатой муфты он затем передается на вал 5 привода пожарного насоса.

3

4

5

2

1

Рис.6.9. Схема коробки отбора мощности: 1 – зубчатое колесо ведущее; 2 – промежуточное зубчатое колесо; 3 – ведомая шестерня; 4 – соединительная муфта; 5 – ведомый вал

КОМ являются основным механизмом дополнительных трансмиссий на автоцистернах. В зависимости от колесной формулы шасси и места размещения пожарного насоса (в кормовом насосном отсеке или у кабины АЦ) схемы компоновок этих трансмиссий могут быть различными (рис.6.10).

Вариант I (рис.6.10, а) применяют на АЦ-40(131)137; на автоцистернах на шасси Урал АЦ-8-40(55571), на шасси ЗИЛ АЦ-2-40(5301) и др. Разновидностью первого варианта является схема со средним расположением насоса (рис.6.10, б), например, на АЦ-40(43202) на шасси Урал и др.

Отличительной особенностью такой схемы является укороченная длина карданной передачи, не имеющей промежуточной опоры. В обеих схемах варианта I крутящий момент от двигателя 1 передается через механизм сцепления 2, коробку передач 7, коробку отбора мощности 3, карданную передачу 4 и вал пожарного насоса 6. Карданная передача при заднем расположении насоса имеет две промежуточные опоры 5. На всех пожарных автомобилях, выполненных на шасси ЗИЛ, устанавливают коробку отбора мощности КОМ-68Б, а на шасси «Урал» – КОМ-Ц1А.

Вариант II (рис.6.10, в) осуществляют на автоцистернах АЦ-30(5301, АЦ-2,5-40(33092), монтируемых на шасси ГАЗ с колесной формулой 4х2. Мощность от двигателя 1 к валу насоса передается через механизм сцепления 2, коробку перемены передач 7, коробку отбора мощности 3 и далее через два карданных вала 4, соединенных на вал насоса 6. Карданная передача от коробки отбора мощности к валу насоса имеет промежуточную опору 5.

Вариант III представлен на рис.6.10, г. Такую схему применяют, как правило, на всех пожарных автомобилях, монтируемых на шасси повышенной проходимости с колесной формулой 4х4. Например, на АЦ-30(66)-146 пожарный насос 6 приводится в действие от двигателя 1 через механизм сцепления 2, коробку передач 7, карданный вал 4, раздаточную коробку 8, коробку отбора мощности 3.

 

 

Рис. 6.10. Схемы компоновки дополнительных трансмиссий:
а, б – вариант I; в – вариант II; г – вариант – III:

1 – двигатель; 2 – сцепление; 3 – коробка отбора мощности; 4 – карданный вал;
5 – опоры; 6 – пожарный насос; 7 – коробка передач; 8 – раздаточная коробка

 

В современных пожарных автоцистернах наиболее рациональной схемой является вариант среднего размещения пожарного насоса, ввиду существенных преимуществ по сравнению с задним расположением. К числу таких преимуществ относятся: более короткие элементы водопенных коммуникаций; возможность осуществлять более низкое размещение цистерны для воды и, следовательно, снизить центр массы пожарного автомобиля.

Недостатком среднего размещения пожарного насоса является неудобный доступ к нему при техническом обслуживании и устранении возможных неисправностей.

Сочетание аксиально-поршневых насосов с механическими передачами образуют комбинированные трансмиссии. Принципиальная схема такой трансмиссии показана на рис.6.11. От коробки отбора мощности 1 вращающий момент передается на аксиально-поршневой насос 2. С помощью специальных гидросистем 3 он затем передается на гидромотор 4, а от него к исполнительному механизму 5 червячной передачи подъема колен автолестниц. Такого же типа гидромеханическая передача используется в механизмах поворота пожарных автолестниц и автоколенчатых подъемников.

1

2

3

4

5

6

Рис. 6.11 Схема гидромеханической передачи: 1 – КОМ; 2 – гидронасос; 3 – гидравлическая система управления; 4 – гидромотор; 5 – червячная передача; 6 – барабан

 

Управление механизмами трансмиссии двигателя и другими исполнительными органами осуществляется приводами механическими, пневматическими и гидравлическими.

 

П р и н ц и п и а л ь н а я с х е м а м е х а н и ч е с к о г о п р и в о д а н е п о с р е д с т в е н н о г о д е й с т в и я показана на рис.6.12. Управление осуществляется под действием усилия F₁, прилагаемого водителем к рычагам или педалям, включающими тот или иной механизм. Максимальное усилие на рычаге не должно превышать 150 Н при ходе 20…30 см, а на педалях не более 250 Н.

S

F1

F2

h

Рис. 6.12. Схема механического привода

 

Соотношение между усилием на рукоятке рычага и усилием включения рабочего органа исполнительного механизма системы с механическим приводом характеризуется передаточным числом u = S/h . Обычно u = 25…40.

Такие приводы используются для включения КОМ, газоструйных вакуумных аппаратов, приводов вакуумных насосов ПЦН и т.д.

Э л е к т р о п н е в м о п р и в о д применяется для включения в работу механизмов на автоцистернах, автолестницах и других ПА.

Принципиальная схема привода показана на рис.6.13. Пружиной 3 поршень 4 со штоком 2 отжаты вправо. Управляемый механизм выключен. При включении электромагнитного клапана 6 точки а^' и b^' займут место точек а и b. При этом сжатый воздух по пневмоприводу 7 поступит в надпоршневое пространство. Давление воздуха на поршень 4 сожмет пружину 3 и штоком 2 будет включен управляемый механизм.

Рис. 6.13. Схема электропневмопривода:

1 – пневмоцилиндр; 2 – шток; 3 – пружина; 4 – поршень; 5, 7 – пневмопривод;
6 – электромагнитный клапан; 8, 9 – потребители

Включая электромагнитный клапан 6, точки а^' и b^' займут исходное положение. При этом под давлением пружины 3 на поршень 4 воздух из поршневого пространства по пневмоприводу 5 будет удален в атмосферу.