Трансмиссия (дополнительная) специальных агрегатов пожарных автоцистерн и насосно-рукавных автомобилей

Трансмиссия – это совокупность кинематически связанных между собой механизмов и агрегатов, предназначенных для передачи мощности (крутящего момента) от двигателя к потребителям (к ведущим колесам, специальным агрегатам и т.п.).

Основная трансмиссия состоит из механизма сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи, дифференциала и полуосей. На автомобилях с колесной формулой 4×4 или 6×6 кроме этого устанавливают раздаточную коробку, которая распределяет часть передаваемой мощности на передние ведущие колеса.

На основных пожарных автомобилях, имеющих специальные агрегаты (пожарный насос), кроме основной трансмиссии для привода ведущих колес устанавливают дополнительную трансмиссию. Как правило, на пожарных автомобилях для привода специальных агрегатов применяются двигатели базового шасси. Только на передвижных насосных станциях, пожарных автомобилях аэродромной службы (тяжелого типа) и некоторых ПА с ЭСУ имеется отдельный двигатель для привода насоса.

Имеются 4 варианта схем трансмиссии пожарного автомобиля

На пожарных автомобилях устанавливают следующие виды дополнительных трансмиссий:

• механические,
• гидравлические,
• электрические
• и комбинированные.

Для привода пожарного насоса наибольшее распространение имеет дополнительная механическая трансмиссия, которая состоит из коробки отбора мощности (КОМ), карданных валов, промежуточных опор и системы управления трансмиссией.

Механические трансмиссии характеризуются следующими основными параметрами: передаточным числом и, коэффициентом полезного действия (к.п.д.) трансмиссии η и передаваемым крутящим моментом М_кр.

Схемы дополнительных трансмиссий

1 – коробка отбора мощности; 2 – кожух; 3 – вал карданный; 4 – вал промежуточный; 5 – втулка; 6 – подушка; 7 – пожарный насос; 8 – уплотнение

1 – фланцевая муфта; 2 – сальник; 3 – корпус опоры; 4 – подшипник; 5 – крышка; 6 – промежуточный вал; 7 – маслёнка

Схемы дополнительных трансмиссий определяются особенностями базового шасси и размещением насоса на пожарном автомобиле.

В конструкциях основных пожарных автомобилей насосные установки имеют среднее или заднее расположение. При этом в зависимости от конструктивных особенностей базовых шасси наибольшее распространение получили следующие варианты схем компоновки дополнительных трансмиссий:

«А», «Б» – 1-й вариант; «В» – 2-й вариант; «Г» – 3-й вариант

1 – двигатель; 2 – сцепление; 3 – КОМ; 4 – карданный вал; 5 – опоры; 6 – пожарный насос; 7 – коробка перемены передач; 8 – раздаточная коробка; 9 – промежуточный вал

Вариант 1 применяется на большинстве пожарных автомобилей, например:

АЦ-40(130)63Б, АЦ-40(131)137А, АЦ-2,5-40(433362)ПМ-540, АЦ-1,0-4/400(5301)ПМ-542Д, АЦ-5-40(43101)ПМ-525А, АЦ-3-40(43206)1МИ и др. Пожарный насос на этих АЦ размещается в заднем отсеке. Разновидностью первого варианта является схема со средним расположением насоса, применяемая на пожарных автомобилях АЦ-40(43202)186, АЦ-4,0-40(5557)9ВР, АНР-40(130)127А, АЦ-2,5-40(433362)ПМ-577, а также на многих специальных пожарных автомобилях (АЛ, АКП, АГ, АСО и т.д.).

Отличительной особенностью такой схемы является укороченная карданная передача и отсутствие 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 на вал пожарного насоса 6. Карданная передача при заднем расположении насоса имеет, как правило, две промежуточные опоры 5 и промежуточный вал 9. Существует модификация этой схемы с тремя карданными и двумя промежуточными валами на четырёх промежуточных опорах, применённая на автоцистерне АЦ-2,5-40(433362)ПМ-540.

Вариант 2 применён на многих новых автоцистернах, изготовленных на так называемых адаптированных шасси АМО-ЗиЛ:

АЦ-3,2-40(4331) моделей 8ВР, 001ММ, 003ММ, 004ММ, а также на автоцистернах завода «Москарз» и первых партиях АЦ-40(433362)ПМ-540.

В данной трансмиссии мощность от двигателя 1 передается через механизм сцепления 2, коробку перемены передач 7 и коробку отбора мощности 3, смонтированную на раздаточной коробке. Далее крутящий момент через карданный вал 4 (или два карданных вала 4 с промежуточной опорой 5) передаётся на вал насоса 6. Особенностью некоторых таких трансмиссий является то, что раздаточная коробка «разворачивает« крутящий момент на 180°, то есть входной и выходной валы основной трансмиссии (к ведущим колёсам) имеют разное направление вращения. Задние мосты этих автоцистерн не взаимозаменяемы с мостами обычных грузовых автомобилей с традиционной трансмиссией.

Вариант 3. Такую схему применяют, как правило, на пожарных автомобилях, монтируемых на шасси повышенной проходимости с колесной формулой 4×4.

Например, на АЦ(Л)-1,6-20(66)ПМ-554 пожарный насос 6 приводится в действие от двигателя 1 через механизм сцепления 2, коробку передач 7, карданный вал 4 (или два карданных вала 4 с промежуточной опорой 5), раздаточную коробку 8 и установленную на ней коробку отбора мощности 3.

Вывод по вопросу: таким образом мы узнали, что дополнительная трансмиссия пожарных автомобилей служит для передачи крутящего момента от ДВС к спецагрегату, и ее возможных компоновочных схемах , в зависимости от расположения КОМ и спецагрегата на автомобиле.

Коробка отбора мощности

Коробкой отбора мощности (КОМ) – это механизм, предназначенный для отбора части мощности двигателя на привод пожарного насоса и обеспечивающий при этом необходимое соотношение частот вращения между коленчатым валом двигателя и валом пожарного насоса.

Основными эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к коробкам отбора мощности, являются: гарантийный срок службы не менее 5 лет; бесшумная работа под нагрузкой при температуре окружающей среды до 35 °С; возможность применения того же сорта масла, что и для основных узлов трансмиссий шасси.

Коробки отбора мощности характеризуются следующими параметрами: передаваемой мощности N_м, кВт; частотой вращения выходного вала п, об/мин; передаточным отношением и частоты вращения ведущей и ведомой шестерней; передаваемым крутящим моментом М_м, Н^.м.

Типы

В зависимости от принятой схемы дополнительной трансмиссии коробки отбора мощности можно классифицировать на следующие типы:

• тип I – применяют в первом варианте схемы дополнительной трансмиссии (см. рис. «А», «Б»). КОМ этого типа устанавливают на верхний фланец корпуса коробки передач вместо её крышки;
• тип II – выполняется отдельным редуктором и устанавливается между коробкой передач и пожарным насосом (см. рис. «В»);
• тип III (см. рис. «Г») закрепляется на боковом лючке раздаточной коробки.

1 – шток переключения передач; 2 – корпус; 3 – рычаг переключения передач; 4 – вилка включения КОМ; 5 – шестерня (Z = 17); 6, 7, 10, 20 – подшипник; 8 – муфта; 9 – вал вторичный; 11 – крышка; 12 – сальник; 13 – муфта фланца; 14 – рукоятка; 15 – вилка переключения передач; 16 – шестерня (Z = 41); 17 – роликоподшипник; 18 – стержень включения КОМ; 19 – ось шестерни; 21 – вал первичный; 22 – шестерня первичного вала коробки передач; I – боковой зазор в зацеплении

Коробки отбора мощности I-го типа наиболее распространены в дополнительных трансмиссиях основных пожарных автомобилей. На пожарных автомобилях на шасси ЗиЛ вместо крышки коробки передач устанавливается коробка отбора мощности КОМ-68Б.

КОМ-68Б механическая одноступенчатая с передаточным числом и = 1,176. Она состоит из чугунного корпуса, который одновременно является крышкой коробки передач. В корпусе кроме деталей механизма переключения передач (рычага переключения передач, ползунов, вилки, фиксаторов, замков и предохранителя заднего хода) размещены детали коробки отбора мощности. Промежуточная косозубая шестерня 16 вращается на двух конических подшипниках 17, расположенных на неподвижной оси 19, и находятся в постоянном зацеплении с шестерней первичного вала коробки передач 22. Промежуточная шестерня также находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней 5, которая закреплена шпонкой на первичном валу КОМ 21, покоящемся на двух шариковых подшипниках 20 и 6. Первичный вал 21 имеет на конце шлицевой венец и сверление для подвода масла к зубьям шестерни. Вторичный ведомый вал 9 установлен на двух подшипниках 7 и 10, один из которых размещен в гнезде торца первичного ведомого вала, а второй – в корпусе КОМ. При повороте рычага 14 стержень 18 и посаженная на нем вилка 4 перемещаются вперед и вводят соединительную муфту 8, скользящую по шлицам вторичного ведомого вала, в зацепление со шлицами ведомого вала, обеспечивая вращение этих двух валов как единого целого.

Стержень 18 включения КОМ фиксируется шариком в двух положениях «Включено» и «Выключено». Фланцевая муфта 13 вторичного ведомого вала обеспечивает его соединение с карданной передачей на привод пожарного насоса. Для уплотнения места выхода вторичного ведомого вала из корпуса установлен резиновый сальник 12.

Шестерни и подшипники КОМ смазываются разбрызгиванием масла, заливаемого в коробку перемены передач.

Собранная КОМ фиксируется двумя установочными винтами (передний – правый и задний – левый) на верхнем фланце коробки передач вместо ее крышки. Между фланцами плоскости разъема двух коробок размещают регулировочные картонные прокладки, так чтобы боковой зазор в зацеплении шестерни КОМ составлял 0,15-0,4 мм. При этом шестерни должны свободно вращаться, не создавая шума.

Конические роликовые подшипники промежуточной шестерни регулируют также прокладки, устанавливаемые под крышку подшипника. Осевой зазор промежуточной шестерни должен составлять 0,04-0,11 мм и определяется с помощью индикатора.

Осевое смещение первичного вала КОМ предотвращается стопорным кольцом, которое прижимается крышкой подшипника и шайбой, закрепленными болтами в торце вала.

Для включения КОМ при работе насоса от водоисточника необходимо выключить сцепления, рычаг коробки передач поставить в нейтральное положение, а рычаг КОМ перевести «на себя».

КОМ-68Б позволяет осуществлять привод насоса как при работе на стоянке, так и при движении пожарного автомобиля на первой и второй передаче. Чтобы включить КОМ для работы насоса при движении пожарного автомобиля, необходимо выжать педаль сцепления, перевести рычаг КОМ «на себя», и при включённой первой или второй передаче плавно отпустить педаль сцепления. Этот режим работы КОМ и, соответственно, насоса, в основном, имеет смысл для тех автомобилей, которые оборудованы стационарным лафетным стволом.

Передача крутящего момента от фланцевой муфты ведомого вала КОМ к валу пожарного насоса осуществляется карданной передачей, которая состоит из карданных валов и промежуточных опор. Карданная передача позволяет соединять валы, геометрические оси которых не находятся на одной прямой линии.

В дополнительной трансмиссии отечественных пожарных автомобилей применяются полые карданные валы серийных грузовых автомобилей с жесткими карданными шарнирами и телескопическим шлицевым соединением. Карданный шарнир обеспечивает передачу крутящего момента при стыковании валов между собой под углом до 15°. Телескопическое шлицевое соединение компенсирует возможное изменение расстояния между агрегатами.

На рисунке показан общий вид карданной передачи привода насоса пожарной автоцистерны АЦ-40(431410)63Б, которая состоит из двух карданных валов 3 от автомобиля ГАЗ-51, промежуточного вала 4, закреплённого в двух опорах, установленных на кронштейнах рамы через резиновые втулки 5, выполняющие роль амортизатора. Аналогичные амортизационные подушки 6 имеются под передней и задней опорами центробежного пожарного насоса 7.

Устройство промежуточного вала с опорами показано на рисунке. Такие валы используют на многих пожарных автомобилях на шасси ЗиЛ.

Промежуточный вал 6 установлен на двух радиально-сферических шарикоподшипниках 4. Наличие таких подшипников допускает незначительный перекос вала, благодаря чему, компенсируется деформация рамы автомобиля, и не требуется большая точность установки опорных корпусов подшипников. Корпус опоры 3 представляет собой корпус подшипника, закрытый крышкой 5. Смазка подшипников осуществляется консистентной смазкой через маслёнку 7, ввёрнутую в корпус опоры. На концах промежуточного вала установлены фланцевые муфты 1 для присоединения карданных валов. В местах выхода промежуточного вала из корпусов опорных подшипников имеются резиновые самоуплотняющиеся сальники 2.

На пожарных автоцистернах на шасси ЗиЛ со средним расположением пожарного насоса в дополнительной трансмиссии установлен один карданный вал (чаще всего от автомобиля ГАЗ-69).

Для обеспечения необходимого соотношения частот вращения между коленчатым валом двигателя и валом центробежного пожарного насоса высокого давления возможна установка дополнительного редуктора. Так, на пожарных автоцистернах на шасси ЗиЛ-5301 с насосом высокого давления НЦПВ-4/400 в систему привода пожарного насоса входит повышающий редуктор с передаточным числом 2,89. Редуктор крепится на раме автомобиля между карданным валом и пожарным насосом. Он представляет собой шестерёнчатый механизм с промежуточным (паразитным) колесом для сохранения направления вращения вала от КОМ.

Модель 126-25-00-00

Эта коробка отбора мощности используется в дополнительной трансмиссии пожарного автонасоса АН-40 (130) модели 127, на котором устанавливается пожарный насос ПН-40К.

От коробки отбора мощности КОМ-68Б она отличается тем, что корпус отлит из чугуна СЧ-18-36, а крышки – из чугуна СЧ-15-32; шариковые подшипники № 50406, 50308, 308 заменены на шариковые подшипники № 50407, 50309, 309, шестерня с Z=17 заменена шестерней с Z=19.

Модель 107-00-00

Коробка отбора мощности КОМ-107 является отдельным редуктором, который выполняет роль раздаточной коробки, переключаемой на привод либо заднего моста, либо пожарного насоса, поэтому включение насоса при движении пожарного автомобиля исключается.

При включении пожарного насоса рычаг КОМ должен быть переведен в положение «на себя», с обязательным включением прямой (четвертой) передачи коробки передач базового шасси.

При передвижении пожарного автомобиля с места рычаг должен быть поставлен в положение «от себя» для включения привода заднего моста.

Масло заливается через контрольное отверстие до его кромки. Смазка трущихся поверхностей осуществляется разбрызгиванием. Отработанное масло сливается через сливное отверстие, закрываемое магнитной пробкой.

Обкатку КОМ-107 осуществляют в течение 10 часов при частоте вращения вала насоса 2000 об/мин и подаче 20 л/с. Устанавливается КОМ на раме пожарного автомобиля. В качестве амортизаторов используются резиновые подушки.

Вывод по вопросу: в зависимости от модели базового шасси, пожарные автомобили комплектуются различными типами КОМ для привода специальных агрегатов.

Дополнительный привод управления сцеплением

1 – выжимной подшипник; 2 – вилка; 3 – педаль; 4 – муфта; 5 – контргайка; 6 – малая тяга; 7 – стержень; 8 – кнопка; 9, 12, 18 – рычаги; 10 – защёлка; 11 – зубчатый сектор; 13 – промежуточная опора; 14 – большая тяга; 15 – ось; 16 – промежуточная тяга; 17 – пружина; 19 – валик

Дополнительная система управления механизмом сцепления предназначена для отключения (включения) пожарного насоса от двигателя шасси. На рисунке показана принципиальная схема механической дополнительной системы управления сцеплением пожарной автоцистерны (применялась на АЦ моделей 63Б и 137А ранних выпусков, ПМ-548 и ряде других).

В насосном отделении пожарного автомобиля установлен рычаг 9 сцепления и зубчатый сектор 11. Для выключения сцепления необходимо нажать пальцем на кнопку 8, которая через стержень 7 выведет из зацепления с зубчатым сектором защёлку 10, а рычаг сцепления перевести в положение «на себя» и зафиксировать его в крайнем заднем положении (по направлению стрелки). При этом переместится малая тяга 6, поворачивая рычаг 12 промежуточной опоры 13 с одновременным перемещением большой тяги 14, на которую навёрнута муфта 4 с прорезью. Далее муфта воздействует через ось 15 педали сцепления и промежуточную тягу 16 на рычаг 18 валика 19 сцепления. Вилка 2 валика действует на выжимной подшипник 1, обеспечивая выключение сцепления. При нажатии в кабине водителя на педаль 3 сцепления нижняя её ось свободно перемещается по прорези муфты 4, не воздействуя на систему тяг дополнительной системы управления сцеплением. Возвращение педали сцепления в исходное положение происходит под действием возвратной пружины 17. Свободный ход педали сцепления регулируют изменением положения муфты 4, установленной на промежуточной тяге. Величина свободного хода педали сцепления должна соответствовать нижнему пределу диапазона, установленного заводом изготовителем шасси. Например, если на автомобиле ЗиЛ-131 величина свободного хода составляет 35…50 мм, то для автоцистерны на этом шасси следует выставить величину свободного хода 35-40 мм (не более). При большей величине свободного хода из-за неизбежных люфтов привода будет происходить неполное выключение сцепления.

Для регулировки длины тяг системы управления сцеплением необходимо рычаг сцепления в насосном отделении поставить в крайнее переднее фиксированное положение, освободить контргайку 5 большой тяги и вращением муфты 4 установить требуемую длину тяг. При переводе рычага сцепления в крайнее заднее положение добиться такого положения, чтобы при нажатии на педаль сцепления её свободный ход был в пределах требуемой величины. При переводе рычага сцепления в крайнее заднее фиксированное положение сцепление должно быть полностью выключено так, чтобы при работающем двигателе и включённой КОМ карданный вал к насосу не вращался. По окончания регулировки контргайки затянуть.

Вывод по вопросу: для удобства работы на пожарных автомобилях предусмотрен дополнительный привод сцепления.

Техническое обслуживание трансмиссий

Техническое обслуживание дополнительной трансмиссии пожарного автомобиля производится в плановом порядке для предупреждения неисправностей.

Перед вводом в эксплуатацию производится обкатка дополнительной трансмиссии совместно с обкаткой пожарного насоса. Обкатку пожарного насоса типа ПН-40УВ следует проводить в течение 20 часов при заборе воды из открытого водоисточника и её подаче через два ствола с диаметрами насадков 19 мм при полностью открытых напорных задвижках насоса. Режимы обкатки должны соответствовать Инструкции по эксплуатации пожарного автомобиля.

Таблица 1

Примерные режимы обкатки пожарного насоса ПН-40УВ

В процессе обкатки трансмиссии необходимо следить за частотой вращения вала по тахометру пожарного насоса, проверять отсутствие подтекания масла и нагрев КОМ, следить за отсутствием повышенных шумов и вибраций элементов дополнительной трансмиссии. Работа КОМ считается удовлетворительной, если в процессе её обкатки и дальнейшей эксплуатации не прослушивается повышенный шум (не более 90 дБ), а температура масла в картере не превышает 110 °С.

После окончания обкатки масло из картеров (КПП либо раздаточной коробки, насоса, дополнительного редуктора) необходимо слить и затем заправить в них свежее масло в соответствии с картой смазки пожарного автомобиля (см. Инструкцию по эксплуатации пожарного автомобиля). Следует также проверить боковой зазор в зацеплении шестерни первичного вала коробки передач и промежуточной косозубой шестерней КОМ и осевой зазор промежуточной шестерни КОМ. После этого по дополнительной трансмиссии проводятся работы в объёме первого технического обслуживания.

При ежедневном техническом обслуживании (ЕТО) проверяется отсутствие подтеканий масла, лёгкость и полнота включения КОМ, при наличии электропневматического или иного привода – исправность всех его компонентов, включая контрольные лампы. В случае установки в дополнительной трансмиссии редуктора следует проверить в нём уровень масла по контрольной пробке или трубке.

При работе пожарного автомобиля на пожаре нужно следить за отсутствием подтекания масла из КПП, КОМ, раздаточной коробки и дополнительного редуктора. Следует периодически проверять на ощупь нагрев картеров узлов трансмиссии. Нагрев считается нормальным, если не вызывает ощущения ожога руки. При работе специального агрегата следует прислушиваться к работе трансмиссии на предмет отсутствия стуков и посторонних шумов, а также вибрации валов.

По возвращению в пожарную часть необходимо проверить подтекание масла, нагрев агрегатов трансмиссии. Вымыть, очистить от грязи и протереть все агрегаты трансмиссии. Устранить все дефекты, выявленные при движении пожарного автомобиля и при работе специального агрегата.

При первом техническом обслуживании (ТО-1) в первую очередь выполняются работы в объёме ЕТО.

Затем необходимо проверить люфт в шарнирах и шлицевых соединениях карданной передачи, состояние и крепление промежуточной опоры и опорных пластин игольчатых подшипников, крепление фланцев карданных валов. Суммарный люфт карданной передачи не должен превышать 2-х градусов. КОМ, насос и траверзы промежуточных опор не должны иметь ослабленных креплений. Карданный и промежуточный валы не должны иметь никаких деформаций, в том числе вмятин. Балансировочные грузики на валах не должны быть сорваны (для удобства визуального контроля наличия грузиков, их можно окрасить в контрастный цвет). Проверяется и при необходимости доливается до нужного уровня масло в картеры узлов трансмиссии. Согласно карте смазки пожарного автомобиля (см. Инструкцию по эксплуатации пожарного автомобиля) производится смазка через пресс-маслёнки опорных подшипников промежуточного вала, шарниров (игл крестовин) и скользящих шлицов карданных валов. Шприцевание производить до выдавливания свежей смазки наружу.

При установке в дополнительной трансмиссии мультипликатора (повышающего редуктора) для привода насоса высокого давления – проверить крепление редуктора и после 20 часов работы насосной установки заменить масло (ТАП-15В) в его корпусе.

Второе техническое обслуживание (ТО-2) включает все операции ТО-1 и следующие мероприятия:

• проверку герметичности соединений картеров узлов трансмиссии;
• контроль наличия и величины зазоров в зацеплении шестерён, шлицов, а также в подшипниках (при необходимости регулировка).
• замену местами подшипников промежуточной шестерни в КОМ с последующей их регулировкой через каждые 100-200 часов работы.
• замену масла в картерах коробки передач, КОМ, раздаточной коробки, дополнительного редуктора согласно карте смазки пожарного автомобиля (см. Инструкцию по эксплуатации пожарного автомобиля).

При сезонном техническом обслуживании (СТО) в картерах коробки передач, КОМ, раздаточной коробки заменяют масла соответствующими летнему или зимнему периоду эксплуатации.

К основным неисправностям дополнительных трансмиссий пожарных автомобилей относятся:

• шум в коробке отбора мощности. Может возникать при отсутствии смазки, износе или неправильной регулировке подшипников, а также при износе или неправильном зацеплении шестерён; причём сильный стук свидетельствует о серьёзных неисправностях, требующих немедленного выключения КОМ и последующего её ремонта;
• тугое включение коробки отбора мощности. Может быть следствием заедания рычага включения или фиксатора КОМ;
• произвольное самовыключение коробки отбора мощности. Происходит вследствие ослабления пружины фиксатора или износа шестерён;
• вибрация карданной передачи и стуки. Могут быть вызваны ослаблением крепления фланцев карданных валов, деформацией или нарушением балансировки карданных валов, износом шлицевого соединения, износом подшипников промежуточной опоры, крестовин и шарниров. После ремонта карданного вала необходимо проверять его балансировку на специальных стендах. Дисбаланс карданных валов устраняется при помощи стальных пластинок, привариваемых к трубе вала;
• нагрев корпуса промежуточного вала. Может возникать вследствие износа подшипников промежуточного вала или отсутствия смазки в них;
• подтекание масла. Возникает в результате износа сальников, повреждения прокладок, неплотного прилегания сопрягаемых деталей и устраняется подтягиванием их болтовых соединений или заменой уплотнений;
• шум в редукторе привода насоса высокого давления. Может быть вызван низким уровнем масла в корпусе редуктора, а также износом шестерён и подшипников.

Перечень смазок применяемых в дополнительных трансмиссиях пожарных автомобилей