INGENIERIKA

 На ХТЗ 50 лет назад для трактора Т-150 была спроектирована коробка передач, переключаемая на ходу – прообраз коробки передач, переключаемой без разрыва потока мощности (КПБР). Вскоре была создана унифицированная с ней коробка для трактора Т-150К. Разработка и внедрение в массовое производство (самое массовое в мире – до 50 тысяч в год) этой коробки было и пока остаётся главным достижением отечественного тракторостроения.

 

 

З.Э. Забелышинский

 

  На ХТЗ 50 лет назад для трактора Т-150 была спроектирована коробка передач, переключаемая на ходу – прообраз коробки передач, переключаемой без разрыва потока мощности (КПБР). Вскоре была создана унифицированная с ней коробка для трактора Т-150К. Разработка и внедрение в массовое производство (самое массовое в мире – до 50 тысяч в год) этой коробки было и пока остаётся главным достижением отечественного тракторостроения. В 60-е годы прошлого века сельское хозяйство испытывало серьёзные трудности. Крестьяне получили паспорта, позволяющие уехать в города. Крепостная зависимость перестала существовать. Но из-за этого резко уменьшилось количество механизаторов. Неурожай 1962 года, приведший к введению карточек на хлеб, сурово напомнил, что страна находится в зоне негарантированного земледелия, в основном, с резко континентальным климатом, где оптимальное время проведения сельскохозяйственных операций в два раза меньше, чем, например, в Западной Европе. Необходимо было повысить производительность сельскохозяйственного производства в два раза. Вот откуда появилось требование соответственно увеличить мощность трактора от 75 л.с. трактора Т-74 до 150 л.с. трактора Т-150.  Существуют три варианта реализовать дополнительную мощность. Вопервых, это увеличение силы тяги без увеличения скорости. Например, вспашка восьмикорпусным плугом вместо четырёхкорпусного. Для обеспечения такой возможности надлежит увеличить массу трактора в три раза, построить новые мосты на каждой речушке и пр. Второй вариант – увеличение скорости без увеличения силы тяги. При повышении скорости в два раза скоростные потери возрастут в четыре раза, что увеличит расход топлива на 30% и массу трактора на 25%. Кроме того, существенно возрастут физические и нервные нагрузки на тракториста, что приведёт к необходимости увеличить время отдыха. И третий вариант – увеличение силы тяги и скорости. Это единственно возможный вариант. Он позволяет при повышении мощности в два раза увеличить производительность в 1,4 -1,5 раза.

 При рассмотрении конструкции отдельных узлов трактора на предмет дальнейшего повышения производительности наиболее предпочтительным выглядит коробка передач, так как её конструкция непосредственно влияет на производительность. Но возможности конструкции применявшейся тогда традиционной коробки меньше всего соответствовали таким актуальным требованиям, как:

1. Универсальность. Трактор агрегатируется с сотнями различных сельско-

хозяйственных машин и орудий, каждое из которых имеет свои требования по

скорости. Кроме того, смежные скорости должны отличаться друг от друга меньше чем на 15%. От количества передач и времени их переключения зависит производительность тракторного агрегата.

Известен трактор со 108 передачами.

2. Возможность работы с увеличенными нагрузками большую часть времени. Если грузовой автомобиль использует полную мощность двигателя только

при разгоне, обгоне и движении в гору (25% времени), то трактор общего назначения всю смену на вспашке потребляет 95% максимальной мощности (более 60% времени). Условия бездорожья, повышенной запылённости, тряски.

3. Улучшение условий труда. Тракторист испытывает повышенные физические и психологические нагрузки. Ему приходится производить очень частые переключения. Так, на повороте в конце гона (каждые 2-3 минуты), необходимо совершить до 15 управляющих воздействий. Переключение передач должно быть без остановки трактора, лёгким и удобным.

4. Обеспечение «ступенчатого» разгона. Вспомним, как разгоняется автомобиль. Он начинает разгон на малой скорости, затем отключается двигатель от колёс (при этом автомобиль движется по инерции), включается следующая скорость, опять разгон и так далее. При попытке сразу разогнаться на высокой скорости заглохнет двигатель или произойдёт поломка в трансмиссии. Разгон тракторного агрегата по такой схеме с традиционной коробкой передач невозможен: слишком мала инерция на низшей скорости и слишком велико сопротивление плуга. Поэтому трактор будет работать на той скорости, на которую он смог разогнаться.

  Чем отличалась созданная на ХТЗ коробка передач с системой, обеспечивающей переключение передач без разрыва потока мощности (КПБР), от традиционной коробки?

Коробка состоит из двух отсеков: отсека гидроподжимных муфт (ГПМ), в котором расположены четыре передачи, каждая из которых снабжена персональной гидроуправляемой муфтой сцепления, и отсека диапазонов, содержащего переключаемые традиционным способом несколько ступеней по видам работ (диапазоны пониженных скоростей, рабочих скоростей, транспортных скоростей и скоростей заднего хода).

 Переключение передач происходит следующим образом: сначала начинает

включаться ГПМ последующей передачи, потом начинает выключаться ГПМ предыдущей передачи. Долю секунды оказываются включёнными обе передачи. Разрыва потока мощности не происходит. Такая конструкция позволяет осуществить «ступенчатый разгон», то есть обеспечить работу на более высокой скорости без остановки трактора. Производительность повышается на 20%, долговечность – на 30%. Существенно снижается утомляемость тракториста.

   При создании такой трансмиссии возникало много споров: не слишком ли

она шикарна для сельскохозяйственного трактора? Бывало, что противники КПБР прибегали и к запрещённым приёмам. Но жизнь всё расставила на свои места. Через 20 лет после внедрения КПБР на ХТЗ более 50% мощных тракторов в мире стали оснащаться подобными трансмиссиями.

  В те годы на ХТЗ создавался мощный гусеничный трактор Т-150. Начальник КБ трансмиссий Л. М. Зеликовский предложил новую компоновку: коробка сдвинута вперёд, механизм поворота совмещён с коробкой, из которой выходят два кардана, каждый из которых, в свою очередь, соединён с расположенными в мосту левой и правой главными передачами, бортовыми редукторами и звёздочками гусеничных цепей («штаны Зеликовского»). В эту компоновку удачно вписывалась КПБР, которую он предложил создать.

 Возглавлял разработку трактора главный конструктор Б. П. Кашуба и заместитель главного конструктора Г. Е. Огий, компоновку – начальник КБ компоновки Н. И. Яковлев. Основной вклад внесли работники КБ Зеликовского. Особенно отличились конструкторы: В. В. Васильченко, Б. А. Розенцвайг, И. А. Скрыпник, Б. Г. Деговцов, Ю. К. Шаповалов, Е. М. Шапиро, В.С. Батыренко, С. Н. Волков, Е. А. Ящук, Б. И. Кальченко. Работники опытно-экспериментального цеха под руководством начальника цеха В. М. Багурова, зам. по испытаниям А.Д. Левитануса обеспечили изготовление и испытания опытных тракторов. Действенную помощь оказали работники кафедры автомобиле- и тракторостроения ХПИ: М. Н. Коденко, А. Н. Рославцев, В. Р. Мандрыка, П. Г. Ефременко, А. Т. Круговой. Схему системы переключения без разрыва потока мощности изобрели сотрудники НАТИ (г. Москва) Н. А. Щельцин и К. Я. Львовский. Конструктор ХТЗ Инна Андреевна Скрыпник разработала конструкцию. Главный технолог А. М. Федюняев, его соратники В. С. Гарин, П. С. Скрипин, Н. И. Гриценко, Б. И. Зон, И. Д. Горбенко и другие творили чудеса изобретательности и мастерства. Приведу только два примера. Время изготовления очень сложной и точной детали – барабана ГПМ – удалось снизить по сравнению с импортными аналогами в 10 раз.

  На тракторе «Кировец» вал, на котором установлены ГПМ с системой подачи рабочей жидкости к нему под давлением, содержит более 25 деталей, на тракторе ХТЗ – одну деталь.

Правда, слишком уж похожие системы установлены на тракторах МТЗ. Забавно было наблюдать, как приезжали «представители», предъявляли формы допуска. На резонный вопрос, какие секреты могут быть в сельхозтракторах?

  Они недоумевали – как такую грандиозную работу не засекретили? Встречал я наши системы в приводах вращения антенн радаров. И вот сейчас происходит прорыв – на смену КПБР приходит разработанная представителями научной школы профессора В. Б. Самородова и работниками ОГК ХТЗ гидрообъёмномеханическая трансмиссия – ГОМТ. Её внедрение позволит обеспечить в полной мере требования по универсальности, долговечности и условиям труда, существенно повысить технический уровень и конкурентоспособность тракторов ХТЗ. Технический уровень ГОМТ будет востолько раз выше технического уровня традиционной коробки передач, восколько культурный уровень среднестатистического доцента выше культурного уровня троглодита.

 

Подробнее об гордости отечественного тракторостроения читайте в статье Зиновия Эммануиловича Забелышинского в журнале AgroToday