CAPITOLUL 1

ASPECTE GENERALE PRIVIND TRANSMISIA TRACTOARELOR (I)

1.1 ROLUL ŞI CLASIFICAREA TRANSMISIILOR TRACTOARELOR

Prin transmisia tractorului se înţelege totalitatea subansamblurilor (mecanismelor) care transmit puterea motorului roţilor motoare. Transmisia modifică viteza unghiulară a roţilor motoare şi momentul de torsiune corespunzător. Aşadar, prin intermediul transmisiei, se modifică viteza de deplasare şi forţa motoare (implicit şi forţa de tracţiune), permiţând tractorului să se adapteze diverselor condiţii de exploatare.

Transmisia unui tractor trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:- să fie realizată după scheme cinematice simple;- să aibă randament ridicat;- să asigure modificarea raportului de transmitere în diapazonul dat (d = itr max/itr min =

vmax/vmin);- să permită schimbarea sensului de deplasare a tractorului (dacă diapazonul vitezelor

de mers înainte şi înapoi este acelaşi, atunci transmisia se numeşte reversibilă);- să asigure virajul tractorului cu diferite raze;- să permită, la nevoie, întreruperea fluxului de putere;- să funcţioneze eficient atât în regimul de tracţiune, cât şi în regimul de frânare cu

motorul;- împreună cu transmisia prizei de putere, să permită acţionarea maşinilor din agregat

cu anumite turaţii, în funcţie de condiţiile de lucru.Transmisiile utilizate în prezent la tractoare pot fi clasificate după mai multe criterii.După modul de transmitere a puterii de la motor la roţile motoare ale tractorului, pot

fi: mecanice, hidraulice, electrice sau combinate (hidromecanice, electromecanice).După felul variaţiei vitezei de deplasare a tractorului, transmisiile pot fi: în trepte şi

fără trepte (progresive).Transmisiile în trepte permit tractorului să se deplaseze, între viteza minimă şi cea

maximă, cu un număr limitat de trepte de viteze. Ele pot fi mecanice (cu angrenaje), hidromecanice sau electromecanice.

Transmisiile fără trepte (progresive) dau posibilitatea ca, între anumite limite, să se obţină orice raport de transmitere, astfel încât tractorul se poate deplasa între viteza minimă şi cea maximă cu un număr infinit de trepte de viteze. Ele pot fi mecanice (cu variatoare), hidraulice (hidrostatice) sau electrice.

1.2 SCHEME CINEMATICE ALE TRANSMISIILOR MECANICE ÎN TREPTE

Datorită simplităţii şi siguranţei în funcţionare, transmisiile mecanice în trepte au căpătat cea mai largă răspândire în construcţia de tractoare. În plus, ele prezintă şi următoarele avantaje: greutate specifică mică, randament mare, fiabilitate ridicată, întreţinere şi reparare uşoare.

Transmisiile mecanice în trepte sunt alcătuite, în general, din următoarele subansambluri: ambreiajul principal, cutia de viteze, transmisia centrală, diferenţialul (la tractoarele pe roţi) sau mecanismele de direcţie (la tractoarele pe şenile) şi transmisia finală. Pe lângă transmisia propriu-zisă, tractoarele mai sunt prevăzute cu transmisii speciale, pentru acţionarea diferitelor mecanisme şi organe de lucru.

5

Schema cinematică a transmisiei depinde de tipul tractorului (pe roţi 4x2, 4x4 sau pe şenile), numărul treptelor de viteze şi plasarea arborilor în cutia de viteze (longitudinal sau transversal), plasarea transmisiei finale (lângă diferenţial sau lângă roţile motoare), tipul prizei de putere şi de modul de acţionare al altor organe de lucru.

Numărul treptelor transmisiilor mecanice atinge frecvent valorile 16…20, uneori 36 şi chiar mai mult. Prin aceasta, transmisia mecanică în trepte se apropie de una progresivă.

1.2.1 Transmisii mecanice ale tractoarelor 4x2

În continuare sunt prezentate schemele cinematice ale unor tractoare pe roţi 4x2. În figura 1.1 este reprezentată schematic transmisia tractorului U 445. Motorul transmite puterea ambreiajului dublu 1, compus din ambreiajul principal a şi ambreiajul prizei de putere b. De la ambreiajul a, mişcarea este transmisă la cutia de viteze 3, prin cuplajul elastic 2. Cutia de viteze 3 realizează (3+1) trepte: trei trepte pentru mersul înainte şi una pentru mersul înapoi. Reductorul planetar 4, cu două trepte, dublează numărul treptelor de viteze. Cutia de viteze 3, împreună cu reductorul 4, formează o cutie de viteze compusă. De la transmisia centrală 5, mişcarea se transmite la diferenţialul 6 şi, de aici, prin intermediul transmisiei finale 8, la roţile motoare 9. Frânele cu bandă 7 sunt montate pe arborii planetari ai diferenţialului. Blocarea diferenţialului se realizează cu manşonul 10.

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

Tractorul U 445 este prevăzut cu două tipuri de prize de putere: normală (cu turaţie constantă standard pentru APP – arborele prizei de putere) şi sincronă (turaţie proporţională cu viteza de deplasare a tractorului, v. cap. 7). Prin deplasarea spre stânga a roţii 12, se cuplează priza de putere normală (poziţia N); ambreiajul b, prin intermediul arborelui 11 şi al angrenajului 13, antrenează arborele 14. Prin deplasarea roţii 12 spre dreapta (poziţia S), se cuplează priza de putere sincronă. Opţional, se poate monta reductorul conic 15 şi roata de curea 16, roată destinată antrenării diverselor maşini agricole prin intermediul unei curele de transmisie.

6

În figura 1.2 se prezintă schema cinematică a transmisiei tractorului U 650. De la ambreiajul principal 1, mişcarea se transmite la amplificatorul de cuplu (format din ambreiajul 2, cuplajul unisens 3 şi mecanismul planetar 4) şi de aici la cutia de viteze 5, care realizează (5+1) trepte. Amplificatorul de cuplu realizează două game de viteze (rapidă şi lentă), astfel încât, cutia de viteze compusă (formată din cutia de viteze propriu-zisă 5 şi amplificatorul de cuplu) va avea (10+2) trepte. Trecerea de la o gamă la alta se realizează în timpul mersului, fără întreruperea fluxului de putere (sub sarcină, v. cap. 4). Trebuie menţionat că, la ora actuală, amplificatorul de cuplu a fost înlocuit cu un reductor planetar care realizează aceleaşi rapoarte de transmitere (v. cap. 4 şi fig. 1.4). Se obţine o construcţie mai fiabilă, dar se elimină avantajele amplificatorului de cuplu. Prin transmisia centrală 6, diferenţialul 7 şi transmisia finală 8, mişcarea se transmite roţilor motoare 10. Frânele cu discuri 9 sunt plasate pe arborii planetari ai diferenţialului. Blocarea diferenţialului se realizează cu ajutorul

dispozitivului de blocare 11. Transmiterea puterii la priza de putere normală se realizează de la partea conducătoare a ambreiajului 1 (priza fiind independentă) printr-un angrenaj cilindric, prin arborele 12 (care trece prin interiorul arborelui intermediar tubular al cutiei de viteze) până la manşonul de comandă 13, care, în acest caz, trebuie să fie în poziţia N (normală). De la acesta, prin arborele 14 şi reductorul planetar 15, mişcarea se transmite la arborele prizei de putere 16. În cazul cuplării manşonului 13 în poziţia S, mişcarea este primită de la arborele secundar al cutiei de viteze prin roata a, care se roteşte liber pe arborele intermediar. Pentru cuplarea prizei de putere, se strânge frâna f1 a reductorului planetar, iar pentru oprire, frâna f2

(acţionarea frânelor este sincronizată). Transmiterea mişcării la roata de curea 18 (montată opţional) 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 mică şi mijlocie (de regulă sub 120 kW) s-a extins foarte mult folosirea soluţiei 4x4 cu roţi neegale, puntea din faţă fiind directoare. Răspândirea mare a tractoarelor 4x4 se explică prin faptul că, în condiţiile unei tipizări largi a producţiei, se obţin foarte uşor ambele variante constructive (4x2 şi 4x4) ale aceluiaşi tractor. Transmisiile acestor tractoare diferă de cele ale tractoarelor 4x2 prin aceea că mai apare o transmisie pentru puntea din faţă. Astfel, schema din figura 1.3 a tractorului U 445 DT diferă de cea din figura 1.1 (U

7

Fig. 1.2. Schema cinematică a transmisiei tractorului U 650.

445) prin adăugarea transmisiei punţii din faţă. De la arborele secundar al cutiei de viteze, mişcarea se transmite la puntea din faţă prin reductorul lateral 1 (prevăzut cu o roată

baladoare pentru cuplarea facultativă a punţii din faţă), transmisia cardanică 2, transmisia centrală 3, diferenţialul 4 şi cuplajele unghiulare sincrone 5.

În figura 1.4 este reprezentată schema cinematică a transmisiei tractorului cu două punţi motoare U 651 M, derivată din U 650 M (în această schemă, amplificatorul de cuplu din

figura 1.2 – poz. 2, 3 şi 4 – a fost înlocuit cu un reductor cu două trepte). Ca şi în schema precedentă, puntea din faţă este acţionată de arborele secundar al cutiei de viteze, incluzând, însă, în lanţul cinematic şi o transmisie finală (reductor pseudoplanetar – braţul portsatelit fiind fix, transmisia finală este de fapt un reductor cu axe fixe).

8

Fig. 1.3. Schema cinematică a transmisiei tractorului U 445 DT.

Fig. 1.4. Schema cinematică a transmisiei tractorului U 651 M (cu două punţi motoare): 1 – reductor lateral cu roţi baladoare pentru cuplarea facultativă a punţii din faţă; 2 – transmisie cardanică; 3 – transmisie centrală; 4 – diferenţial; 5 – cuplaj unghiular sincron; 6 – transmisie finală.

Schema cinematică din figura 1.5 se utilizează la tractoarele U 850 DT şi U 1010 DT, care, de asemenea, se deosebeşte de cea corespunzătoare tractoarelor U 850 şi U 1010 prin adăugarea transmisiei punţii din faţă (cu antrenare centrală). Puntea din faţă a acestor tractoare are următoarele caracteristici: grup conic cu dantură Gleason; diferenţial cu patru sateliţi; reductoare în butucii roţilor; cuplaje unghiulare sincrone executate sub forma unor

9

Fig. 1.5 Schema cinematică a transmisiei tractoarelor U 850 DT şi U 1010 DT: 1 – ambreiaj dublu cu decuplare în paralel (a – ambreiaj principal; b – ambreiajul prizei de putere); 2 - cutie de viteze compusă; 3 – frână disc de parcare; 4 – angrenajul prizei de putere sincrone; 5 – transmisie centrală; 6 – diferenţial cu blocare facultativă; 7 - frână disc de serviciu; 8 – transmisie finală planetară; 9 – reductorul prizei de putere cu două turaţii; 10 – reductor lateral pentru cuplarea facultativă a punţii din faţă; 11 – arbore pentru antrenarea punţii faţă; 12 – transmisie centrală; 13 – diferenţialul punţii faţă; 14 – cuplaj unghiular sincron; 15 – transmisie finală.

Fig. 1.6. Schema cinematică a transmisiei tractoarelor John Deere 6000 şi 7000 Power Quad, cu 24+24 trepte (opţional 36+24). 1 – cutie de viteze planetară cu cuplare sub sarcină (4 trepte); 2 – cutie de viteze (6 trepte); 3 – reductor pentru viteze superlente (opţional); 4 – diferenţial cu blocare; 5 – frâne de serviciu; 6 – transmisie finală planetară; 7 – reductorul prizei de putere (cu 3 trepte: 540, 1000 şi 540 rot/min “treaptă economică”; A – ambreiaj principal; F – frână pentru comanda inversorului.

articulaţii cardanice duble; comanda cuplării şi decuplării punţii se face facultativ printr-o manetă separată.

În figura 1.6 este reprezentată schema cinematică a transmisiei tractoarelor John Deere 6000 şi 7000 Power Quad, cu 24+24 trepte (opţional 36+24), parţial cu cuplare sub sarcină. Transmisia are în componenţă cutia de viteze planetară 1 cu cuplare sub sarcină (cu 4 trepte) şi cutia de viteze 2 (cu 6 trepte), cu ajutorul cărora se realizează cele 24 trepte de mers înainte. Cu ajutorul unui inversor, comandat de frâna F, se realizează acelaşi număr de trepte şi pentru mersul înapoi. Opţional, poate fi montat reductorul pentru viteze superlente 3, care împreună cu cutia de viteze 1 şi treptele I, II şi III din cutia de viteze 2, realizează un număr suplimentar de 12 trepte de viteze de mers înainte. Diferenţialul punţii spate 4 poate fi blocat. Transmisia finală 6 este planetară. Transmisia tractorului permite cuplarea sub sarcină a punţii faţă. Reductorul prizei de putere 7 are trei trepte şi permite rotirea arborelui prizei cu turaţiile 540, 1000 şi 540 rot/min “treaptă economică”.

Schema cinematică din figura 1.7 este a transmisiei tractoarelor Case–IH 3200 (cu motor Diesel de 33, 38 sau 44 kW) şi 4200 (cu motor Diesel cu puteri nominale de 52…66 kW), cu 16+8 trepte (organizate după schema 24(2+1) trepte). Amplificatorul de cuplu 1 realizează două game de viteze (cu rapoartele de transmitere ia2 = 1 şi ia1 = 1,2). Cutia de viteze 3 are 4 trepte sincronizate. Reductorul 4 realizează 2 trepte de mers înainte şi una de mers înapoi. Diferenţialul punţii spate este cu blocare facultativă. Cuplarea punţii faţă se poate realiza sub sarcină, prin intermediul ambreiajului A. Trebuie menţionat că frânarea tractorului poate fi realizată pe toate roţile, prin acţionarea simultană a frânelor F1 şi F2. Transmisia finală 6 este planetară. Acţionarea transmisiei prizei de putere se realizează de la elementul conducător al ambreiajului principal 1. Reductorul prizei de putere 7 permite antrenarea arborelui prizei de putere APP cu două turaţii (540 şi 1000 rot/ min).

În figura 1.8 este reprezentată schema cinematică a transmisiei Electro Shift, parţial cu cuplarea sub sarcină a treptelor de viteză (patru trepte) şi cu inversor cu sincronizatoare, utilizată de firma Ford la tractoarele Seria 40 (cu motoare Diesel cu puteri nominale de 55…88 kW). Amplificatorul de cuplu 1 realizează două game de viteze, una cu un raport de transmitere egal cu unitatea (când este cuplat ambreiajul A2) şi a doua cu un raport supraunitar

10

Fig. 1.7. Schema cinematică a transmisiei tractoarelor Case – IH 3200 şi 4200 cu 16+8 trepte:1 – ambreiaj principal; 2 – amplificator de cuplu (ia2 = 1 şi ia1 = 1,2); 3 - cutia de viteze cu 4 trepte; 4- reductor cu (2+1) trepte; 5 – diferenţial cu blocare facultativă; 6 – transmisia finală planetară; 7 – reductorul prizei de putere (cu 2 trepte); A – ambreiaj pentru cuplarea sub sarcină a punţii faţă; F1 şi F2 – frâne de serviciu pentru puntea faţă, respectiv spate; APP – arborele prizei de putere.

(când este cuplat ambreiajul A1). Cutia de viteze 4 (cu două trepte sincronizate) este înseriată cu cutia de viteze cu cuplare sub sarcină 5 (cu două trepte) şi reductorul 6 (cu două trepte sincronizate, normală N şi lentă L). Datorită inversorului cu sincronizatoare 3, se obţine acelaşi număr de trepte atât la deplasarea înainte, cât şi înapoi, respectiv 16 trepte, toate sincronizate. Opţional, se poate monta reductorul 2 pentru trepte superlente.

1.2.3 Transmisii mecanice ale tractoarelor pe şenile

Schemele cinematice ale transmisiilor tractoarelor pe şenile diferă în principiu de cele ale tractoarelor pe roţi prin aceea că, în locul diferenţialului dintre roţi, se folosesc mecanisme de direcţie pentru realizarea virajului.

În 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,

11

Fig. 1.8. Schema cinematică a transmisiei Electro Shift a firmei Ford la tractoarele Seria 40:1 – amplificator de cuplu; 2 – reductor pentru trepte superlente (opţional); 3 – inversor (cu sincronizatoare); 4 - cutie de viteze (2 trepte); 5 – cutie de viteze cu cuplare sub sarcină (2 trepte); 6 – reductor (2 trepte sincronizate).

Fig. 1.9. Schema cinematică a transmisiei tractorului S 650.

transmisia centrală 4, ambreiajele de direcţie 6, transmisia finală 7, la roţile motoare 8. Pe tamburele conduse ale ambreiajelor de direcţie sunt montate frânele cu bandă 5 pentru realizarea virajelor cu raze mici. Acest tractor are priză de putere normală independentă; cei doi arbori ai prizei, 12 şi 13 (cu turaţii de 1000 rot/min şi, respectiv, 540 rot/min), primesc mişcarea de la partea conducătoare a ambreiajului principal 1 prin angrenajul 9, cuplajul 10 şi ambreiajul de fricţiune 11. Opţional, se poate monta roata de curea 14. Din considerente constructive, la tractoarele pe şenile, roata de curea se poate monta numai în spate. Pompa hidraulică P1 se foloseşte pentru instalaţia hidraulică de ridicat, iar P2 - pentru ungerea sub presiune a cutiei de viteze.

Schema cinematică din figura 1.10 realizează (6+2) trepte de viteze cu ajutorul unei cutii de viteze compuse (cutia de viteze 2 şi reductorul 3). Priza de putere este dependentă.

12

Fig. 1.10. Schema cinematică a transmisiei tractoarelor S 445, S 530, S 550, S 640: 1 – ambreiaj principal facultativ cuplat (tractoarele S 550 şi S 640 sunt prevăzute cu ambreiaj bidisc); 2 - cutie de viteze cu (3+1) trepte; 3 – reductor cu două trepte; 4 – transmisie centră; 5 – ambreiaj de direcţie; 6 – frână cu bandă; 7 – transmisie finală; 8 – roată motoare; 9 – roată de curea.