Коробка отбора мощности - Power take-off

ВОМ в задней части фермы трактор.
ВОМ (в коробке внизу) между трехточечная навеска трактора.

А коробка отбора мощности или же отбор мощности (ВОМ) - это любой из нескольких методов получения энергии от источника питания, такого как работающий двигатель, и передача его к приложению, такому как присоединенный агрегат или отдельная машина.

Чаще всего это шлицевой приводной вал установлен на трактор или же грузовая машина позволяя агрегатам с сопряженными фитингами приводиться в действие непосредственно от двигателя.

Полупостоянно установленные коробки отбора мощности также можно найти на промышленных и судовых двигателях. В этих приложениях обычно используется приводной вал и болтовое соединение для передачи мощности на вспомогательное оборудование или вспомогательное оборудование. В случае морского применения такие валы могут использоваться для питания пожарных насосов.

В самолет приложения, такие вспомогательный привод может использоваться вместе с привод с постоянной скоростью. Реактивные самолеты имеют четыре типа ВОМ: внутренний редуктор, внешний редуктор, радиальный приводной вал и стравливающий воздух, которые используются для питания вспомогательного оборудования двигателя. В некоторых случаях системы отбора мощности самолета также предусматривают ввод мощности в двигатель при запуске двигателя. Смотрите также Коффман стартер [1]

История

До того, как коробки отбора мощности стали обычным явлением, были доступны различные методы передачи мощности, но оставались приложения, которым не хватало некоторых атрибутов, которые могли бы обеспечивать МОМ. Ремни плоские как правило, пригодны только для приложений, в которых двигатель был неподвижен, например, для заводских Паровые двигатели, переносные стационарные двигатели, или же тяговые двигатели припаркован перед работой. Для движущихся транспортных средств, таких как тяговый двигатель или рано трактор буксировка сельскохозяйственное орудие, орудие могло получить вращающую силу, взяв ее с одного из своих колес (вращение которого обеспечивалось буксировкой) и распределяя ее через роликовые цепи (на серп кривошипа, например), но такая передача прекращается, если транспортное средство перестает двигаться; и сопротивление рабочей нагрузки имеет тенденцию заставлять колесо скорее буксовать, чем вращаться, даже если очищенный. Идея привода вала с легко соединяемыми и разъединяемыми муфтами и гибкостью для движения под изменяющимися углами (например, при повороте сочлененного трактора с прицепом) была целью, которой следовало добиваться.

Экспериментальные коробки отбора мощности были опробованы еще в 1878 году, и в последующие десятилетия возникли различные самодельные версии. Международный комбайн Компания (IHC) первой представила на рынке ВОМ серийного трактора модели 8-16, представленной в 1918 году.[2] Эдвард А. Джонстон, инженер IHC, был впечатлен самодельным валом отбора мощности, который он видел во Франции около десяти лет назад, импровизированным французским фермером и механиком по фамилии Гуги.[2] Он и его коллеги из IHC внедрили эту идею в модель 8-16 и разработали семейство орудий, чтобы воспользоваться этой функцией. Компания IHC не была единственной на рынке долгое время, так как в течение года ВОМ появились на других серийных тракторах, таких как некоторые Дело модели. В 1920 году IHC предложила опцию ВОМ на свой трактор 15-30, и это был первый трактор с ВОМ, представленный для Испытание трактора Небраска. PTO была конкурентным преимуществом для IHC в 1920-х годах, и другие компании в конечном итоге догнали внедрение PTO.

Внутри коробка передач, точная точка вдоль зубчатая передача Отключение мощности определяет, может ли ВОМ работать независимо от движения автомобиля (путевая скорость ). Ранние ВОМ часто снимались с главного выходного вала, а это означало, что автомобиль должен был быть включен в передачу, чтобы включить ВОМ. Позже это было улучшено так называемым живой ВОМ (LPTO) конструкции, позволяющие управлять вращением ВОМ независимо от движения трактора. Это является преимуществом, когда нагрузка, приводимая от ВОМ, требует, чтобы трактор замедлился или остановился, чтобы оборудование с приводом от ВОМ могло догнать. Это также позволяет выполнять операции, когда трактор остается припаркованным, например, заполнение силоса или выгрузка разбрасывателя навоза в кучу или лагуну, а не через поле. В 1945 г. Cockshutt Farm Equipment Ltd из Brantford, Онтарио, Канада, представил трактор Cockshutt Model 30 с LPTO. Большинство построенных сегодня ВОМ находятся в эксплуатации. В современных тракторах LPTO часто управляется кнопочным или селекторным переключателем. Это повышает безопасность операторов, которым необходимо приближаться к карданному валу.

Безопасность

Защитная пластиковая оболочка, закрывающая ВОМ

ВОМ и связанные с ним валы и универсальные шарниры являются частой причиной несчастных случаев и травм в сельском хозяйстве и промышленности. Согласно Совет национальной безопасности, 6 процентов смертельных случаев, связанных с тракторами, в США в 1997 году были связаны с ВОМ. При затягивании свободной одежды в шахту могут возникать инциденты, часто приводящие к переломы костей, потеря конечности, или смерть его носителю. 13 апреля 2009 года бывшая звезда Высшей лиги бейсбола Марк Фидрих погиб в результате аварии на ВОМ; «Похоже, он работал с грузовиком, когда его одежда запуталась в валу отбора мощности грузовика», - говорится в заявлении окружного прокурора Джозефа Эрли-младшего.[3] Несмотря на большую работу по снижению частоты и тяжести сельскохозяйственных травм, эти события все еще происходят. Запутывание коробки отбора мощности - один из примеров сельскохозяйственных событий, которые могут привести к смерти или необратимой инвалидности. [4]

В некоторых орудиях используются легкие свободно вращающиеся защитные пластиковые кожухи для защиты карданного вала, что является обязательным в некоторых странах.[5][6] В Соединенном Королевстве, Руководитель по охране труда и технике безопасности руководство содержится в буклете.[7]

Техническая стандартизация

Сельскохозяйственные ВОМ стандартизированный по габаритам и скорости. В ISO стандарт для ВОМ ISO 500, который по состоянию на 2004 год был разделен на три части:

  1. ISO 500-1 Общие характеристики, требования безопасности, размеры главного экрана и зоны зазора
  2. ISO 500-2 Узкоколейные тракторы, размеры главного щита и просвета
  3. ISO 500-3 Основные размеры ВОМ и размеры шлицев, расположение ВОМ.

Исходный тип (обозначенный как Тип 1) требует работы на 540 число оборотов в минуту (об / мин). Вал, который вращается со скоростью 540 об / мин, имеет 6 шлицев, а диаметр 1 3⁄8 дюймов (35 мм).

Два новых типа, поддерживающие приложения с более высокой мощностью, работают со скоростью 1000 об / мин и отличаются размером вала. Вал большего размера имеет 20 шлицев (диаметр 1 3⁄4 дюйма или 44 мм) (обозначается как Тип 3), а меньший имеет 21 шлиц (диаметр 1 3⁄8 дюйм или 35 мм) (обозначен как Тип 2). Фермеры обычно различают эти два типа, называя их «большая 1000» или «маленькая 1000» по сравнению с типом 1, который обычно называют «540».

В связи с постоянно растущими требованиями к мощности от сельскохозяйственных орудий и установкой более мощных двигателей на сельскохозяйственных тракторах, еще более крупный тип (обозначенный как Тип 4) был добавлен к ISO 500. Он работает с более высокой скоростью вращения 1300 об / мин, чтобы чтобы обеспечить передачу мощности при пониженных уровнях крутящего момента. Вал имеет 22 шлица с большим диаметром 57,5 ​​мм. миллиметры (мм). Он рассчитан на мощность ВОМ до 450 киловатты (кВт), или примерно 600 Лошадиные силы (л.с.).

Все четыре типа вращаются против часовой стрелки, если смотреть со стороны трактора (если стоять позади трактора, вал вращается по часовой стрелке).

10-шлицевой тип использовался с некоторым ранним оборудованием, таким как 1948 г. Land Rover. Обычно поставлялся шестишлицевой адаптер. Производители сельскохозяйственных машин обычно указывают номинальную мощность ВОМ, т.е. указание доступной мгновенной мощности на валу. Новые тракторы могут поставляться с опциями 540 / 540E и / или 1000 / 1000E, которые позволяют трактору приводить в действие некоторые маломощные орудия, такие как грабли сена или же сеноворошилки использование более низких оборотов двигателя для поддержания необходимых оборотов в минуту, использование меньшего количества топлива и меньшая нагрузка на двигатель, тем самым повышая эффективность и снижая затраты.

Первая отрасль стандарт для конструкции ВОМ был принят ASAE ( Американское общество инженеров сельского хозяйства ) в апреле 1927 г. Частота вращения ВОМ была задана 536 ± 10 об / мин; направление было по часовой стрелке. Позднее скорость была изменена до 540 об / мин.[8]

Использование на коммерческих автомобилях

Гидравлический ВОМ, установленный на коробке передач грузовика
Задняя поперечина с гидравлическими разъемами ВОМ и сцепкой на Унимог 421

Трансмиссии для грузовиков иметь одно или несколько мест, позволяющих установить ВОМ. ВОМ необходимо приобретать отдельно, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы согласовать физический интерфейс трансмиссии с совместимым ВОМ. Поставщики ВОМ обычно требуют подробные сведения о марке, модели и даже серийном номере трансмиссии. Также необходимо позаботиться о том, чтобы физическое пространство вокруг трансмиссии позволяло установить ВОМ. ВОМ включается / выключается с помощью главной муфты трансмиссии и механизма дистанционного управления, который действует на сам ВОМ. Обычно для включения ВОМ используется воздушный клапан, но также возможны механическое соединение, электрический или гидравлический механизм.

Наиболее Unimogs поставляются с передним и / или задним ВОМ и гидравликой, а также с трехточечной навеской.

Блоки будут рассчитаны в соответствии с постоянным и прерывистым крутящим моментом, который может быть применен через них, и разные модели будут предлагать разные соотношения «вращения вала отбора мощности к оборотам двигателя».

В большинстве случаев PTO подключается непосредственно к гидравлический насос. Это позволяет передавать механическое усилие через гидравлическая жидкость систему в любое место вокруг транспортного средства, где гидравлический двигатель преобразует ее обратно во вращательную или линейную механическую силу. Типичные приложения включают:

  • Запуск водяного насоса на пожарной машине или водовозе
  • Запуск установленной на грузовике машины для откачки горячей воды для чистки ковров (привод вакуумного нагнетателя и насосов для раствора высокого давления)
  • Питание нагнетательной системы, используемой для перемещения сухих материалов, таких как цемент
  • Питание интегрированной в автомобиль воздушной компрессорной системы[9]
  • Подъем кузова самосвала
  • Управление механической рукой на ковшовой тележке, используемой персоналом по обслуживанию электрооборудования или бригадой по обслуживанию кабельного телевидения
  • Управление лебедкой на эвакуаторе
  • Эксплуатация уплотнителя на мусоровозе
  • Эксплуатация стрелы / грейфера
  • Управление установленным на грузовике лопата и подъемно-мачтовый монтаж

Разрезной вал

МОМ с разъемным валом установлен на приводном валу грузовика для обеспечения мощности МОМ. Такой агрегат представляет собой дополнительную коробку передач, разделяющую карданный вал автомобиля на две части:

  • Вал, обращенный к коробке передач, который передает мощность двигателя на вал отбора мощности с разъемным валом;
  • Обращенный к оси вал, который передает тяговое усилие на ось.

Сам агрегат предназначен для независимого переключения мощности двигателя либо на осевой вал, либо на дополнительный выходной вал отбора мощности. Это осуществляется двумя независимыми сцеплениями, такими как зубчатые или собачьи сцепления, которые могут работать только при полной остановке трансмиссии. Поскольку главный редуктор изменяет скорость вращения путем выбора передачи, ВОМ не может работать во время движения. Поэтому для работы автомобиль должен быть неподвижен. На автомобилях 4x4 только задний приводной вал используется коробкой отбора мощности с разъемным валом, поэтому схема привода 4x4 должна соответствовать выбираемый 4WD типа, чтобы приводной вал переднего моста был полностью отсоединен во время работы ВОМ. Также можно подключить что-либо, кроме гидравлического насоса, непосредственно к ВОМ, например, насосы пожарных автомобилей.

Разрезной вал "сэндвич"

Узел с разъемным валом типа «Сэндвич» устанавливается между двигателем и трансмиссией и используется на машинах для обслуживания дорог, пожарных машинах и вездеходах. Этот блок получает привод непосредственно от вала двигателя и может передавать всю мощность двигателя на ВОМ. Обычно эти агрегаты оснащены собственной системой смазки. Из-за типа установки типа «сэндвич» коробка передач будет отодвинута от двигателя, и для ее установки потребуется трансмиссия.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Технический меморандум НАСА 101731; Методы контроля для «Высокоскоростного вращающегося вала отбора мощности самолета X-29A»; Дэвид Ф. Ворачек, Исследовательский центр Эймса, Летно-исследовательский центр Драйдена, Эдвардс, Калифорния, декабрь 1990 г. nasa.gov
  2. ^ а б Приппс и Морланд 1993 С. 37–39.
  3. ^ «Ревизор: Фидрих задохнулся». ESPN.com. 16 апреля 2009 г.. Получено 7 января 2014.
  4. ^ Tinc, Pamela J .; Соренсен, Джули А. (02.01.2019). «Маркетинговая безопасность фермы: использование принципов воздействия для повышения защиты ВОМ». Журнал Агромедицины. 24 (1): 101–109. Дои:10.1080 / 1059924X.2018.1539421. ISSN  1059-924X. ЧВК  6353692. PMID  30346257.
  5. ^ Безопасность механизма отбора мощности (ВОМ) (PDF), Совет национальной безопасности, май 2009 г., получено 2009-12-14
  6. ^ Приветт, Чарльз (2002-03-01), Безопасность и здоровье на ферме - Безопасность ВОМ, Департамент сельскохозяйственной и биологической инженерии, Университет Клемсона, архив из оригинал 28 марта 2005 г., получено 2007-04-19
  7. ^ «Коробки отбора мощности и приводные валы отбора мощности» (PDF). Исполнительный орган по охране здоровья и безопасности Великобритании. Получено 29 октября 2018.
  8. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-22. Получено 2009-05-03.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  9. ^ "Воздушные компрессоры с валом отбора мощности | Воздушный компрессор с прямой трансмиссией ™". VMAC. Получено 2018-12-11.

Библиография

  • Pripps, Robert N .; Морланд, Эндрю (фотограф) (1993), Тракторы Farmall: история международных тракторов McCormick-Deering Farmall, Серия истории окраски сельскохозяйственных тракторов, Оцеола, Висконсин, США: MBI, ISBN  978-0-87938-763-1.