Коробка отбора мощности ( ВОМ ) — это один из нескольких методов отбора мощности от источника питания, например, работающего двигателя , и передачи ее на другое устройство , например, навесное оборудование или отдельную машину.
Чаще всего это шлицевой приводной вал, установленный на тракторе или грузовике, позволяющий приводить в действие навесное оборудование с соответствующими фитингами непосредственно от двигателя.
Полупостоянно установленные отборы мощности также можно найти на промышленных и морских двигателях. Эти приложения обычно используют приводной вал и болтовое соединение для передачи мощности на вспомогательное орудие или аксессуар. В случае морского применения, такие валы могут использоваться для питания пожарных насосов.
В самолетах такой привод вспомогательных агрегатов может использоваться совместно с приводом постоянной скорости . Реактивные самолеты имеют четыре типа блоков отбора мощности: внутренний редуктор, внешний редуктор, радиальный приводной вал и отбор воздуха, которые используются для питания вспомогательных агрегатов двигателя. В некоторых случаях системы отбора мощности самолета также обеспечивают подачу мощности на двигатель во время его запуска. [1] См. также стартер Коффмана .
.jpg/1280px-International_Harvester_Cub_Tractor_(1963).jpg)
Различные методы передачи мощности были доступны до того, как коробки отбора мощности стали обычным явлением, но были приложения, которые могли бы извлечь больше пользы из некоторых свойств, которые могли бы предоставить ВОМ. Плоские ремни , как правило, были полезны только для приложений, где двигатель был неподвижен, таких как заводские паровые двигатели , переносные стационарные двигатели или тяговые двигатели, припаркованные перед работой. Для движущихся транспортных средств, таких как тяговый двигатель или ранний трактор , буксирующий сельскохозяйственное орудие , орудие могло получать вращательную мощность, отбирая ее от одного из своих собственных колес (вращение которого передавалось буксировкой) и распределяя ее через роликовые цепи (например, на кривошип серповидного бруса ), но такая передача прекращается, если транспортное средство останавливается, и сопротивление рабочей нагрузки имеет тенденцию заставлять колесо скользить, а не поворачиваться, даже если оно закреплено . Концепция привода вала с легко подключаемыми и отключаемыми муфтами и гибкостью для движения под изменяющимися углами (например, когда поворачивает сочлененная комбинация тягача и прицепа), была целью, которую нужно было преследовать.
Экспериментальные отборы мощности были опробованы еще в 1878 году, а в последующие десятилетия были построены различные самодельные версии. [2] Компания International Harvester Company (IHC) была первой, кто выпустил на рынок трактор с ВОМ на серийном тракторе, с моделью 8-16, представленной в 1918 году. [3] Эдвард А. Джонстон, инженер IHC, был впечатлен самодельным ВОМ, который он увидел во Франции примерно за десять лет до этого, импровизированным французским фермером и механиком по фамилии Гужи. [3] Он и его коллеги из IHC воплотили эту идею в 8-16 и разработали семейство орудий, чтобы воспользоваться этой особенностью. IHC недолго была одинока на рынке, так как в течение года ВОМ появились и на других серийных тракторах, таких как некоторые модели Case . В 1920 году IHC предложила опцию ВОМ на своем тракторе 15-30, и это был первый трактор, оснащенный ВОМ, который был представлен на испытания трактора в Небраске . В 1920-х годах система отбора мощности была конкурентным преимуществом для IHC, и со временем другие компании подхватили идею внедрения системы отбора мощности.
Внутри трансмиссии точная точка вдоль зубчатой передачи , где отбирается мощность, определяет, может ли ВОМ работать независимо от движения транспортного средства ( скорости движения ). Ранние ВОМ часто отключались от главного выходного вала, что означало, что транспортное средство должно было быть «на передаче», чтобы запустить ВОМ. Позже это было улучшено так называемыми конструкциями прямого ВОМ (LPTO), которые позволяют управлять вращением ВОМ независимо от движения трактора. Это преимущество, когда нагрузка, приводимая ВОМ, требует замедления или остановки движения трактора, чтобы позволить оборудованию с приводом от ВОМ догнать его. 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 году компания Cockshutt Farm Equipment Ltd из Брантфорда , Онтарио, Канада, представила трактор Cockshutt Model 30 с LPTO. Прямой ВОМ в конечном итоге стал широко распространенной нормой для нового оборудования; В современных тракторах LPTO часто управляется кнопкой или селекторным переключателем. Это повышает безопасность операторов, которым необходимо находиться близко к валу отбора мощности.
PTO, а также связанные с ним валы и универсальные шарниры являются частой причиной инцидентов и травм в сельском хозяйстве и промышленности. По данным Национального совета по безопасности , шесть процентов смертельных случаев, связанных с тракторами в 1997 году в Соединенных Штатах, были связаны с PTO. Инциденты могут происходить, когда свободная одежда затягивается в вал, что часто приводит к переломам костей , потере конечностей , другим постоянным увечьям или смерти ее владельца. 13 апреля 2009 года бывшая звезда Главной лиги бейсбола Марк Фидрих погиб в результате несчастного случая, связанного с PTO ; «Похоже, он работал на своем грузовике, когда его одежда запуталась в вале отбора мощности грузовика», - сказал в своем заявлении окружной прокурор Джозеф Эрли-младший. [4] Несмотря на большую работу по снижению частоты и тяжести сельскохозяйственных травм, эти события все еще происходят. [5]
В некоторых орудиях используются легкие свободно вращающиеся защитные пластиковые кожухи для защиты вала отбора мощности; [6] [7] в некоторых странах они являются обязательными. [ необходима ссылка ] В Великобритании руководство по охране труда и технике безопасности содержится в брошюре. [8]
Сельскохозяйственные ВОМ стандартизированы по размерам и скорости. Стандарт ISO для ВОМ — ISO 500 , [9] который в издании 2004 года был разделен на три части:
Первоначальный тип (обозначенный как Тип 1) требует работы при 540 оборотах в минуту (об/мин). Вал, вращающийся со скоростью 540 об/мин, имеет шесть шлицов и диаметр 1+3 ⁄ 8 дюйма (35 мм). [10]
Два новых типа, поддерживающих более мощные приложения, работают на 1000 об/мин и отличаются размером вала. [10] Фермеры обычно различают эти два типа, называя их «большие 1000» или «малые 1000» по сравнению с типом 1, который обычно называют «540». Все новые типы (2, 3 и 4) используют эвольвентные шлицы, тогда как тип 1 использует прямые шлицы. [9]
Валы, обозначенные в дюймах, могут быть круглыми, прямоугольными, квадратными или шлицевыми; метрические валы имеют форму звезды, колокола или футбольного мяча . [11]
[10] [9]
Из-за постоянно растущих требований к мощности сельскохозяйственных орудий и более мощных двигателей, устанавливаемых на сельскохозяйственных тракторах, в ISO 500 был добавлен еще более крупный тип (обозначенный как Тип 4). Он работает на более высокой скорости вращения 1300 об/мин, чтобы обеспечить передачу мощности при пониженных уровнях крутящего момента. Вал имеет 22 шлица с основным диаметром 57,5 миллиметров (мм). Он предназначен для обработки мощности ВОМ до 450 киловатт (кВт) или примерно 600 лошадиных сил (л. с.).
Все четыре типа вращаются против часовой стрелки, если смотреть сзади из кабины трактора; если стоять сзади трактора и смотреть прямо на вал, он вращается по часовой стрелке. [10]
Тип с 10 шлицами использовался с некоторым ранним оборудованием, таким как Land Rover 1948 года . Обычно поставлялся адаптер с шестью шлицами. Производители сельскохозяйственных машин обычно указывают номинальную мощность ВОМ, указывающую доступную мгновенную мощность на валу. Более новые тракторы могут быть оснащены опциями 540/540E и/или 1000/1000E, которые позволяют трактору приводить в действие определенные маломощные орудия, такие как грабли или сеноворошилки, используя более низкие обороты двигателя для поддержания необходимого количества оборотов в минуту, используя меньше топлива и создавая меньшую нагрузку на двигатель, тем самым повышая эффективность и сокращая расходы.
Первый отраслевой стандарт для конструкции ВОМ был принят ASAE ( Американским обществом инженеров сельского хозяйства ) в апреле 1927 года. Скорость вращения ВОМ была определена как 536 ± 10 об/мин; направление было по часовой стрелке. Позднее скорость была изменена на 540 об/мин. [12]
Трансмиссии грузовых автомобилей имеют одно или несколько мест, которые позволяют устанавливать PTO. PTO необходимо приобретать отдельно, и требуется внимательность, чтобы сопоставить физический интерфейс трансмиссии с совместимым PTO. Поставщики PTO обычно требуют данные о марке, модели и даже серийном номере трансмиссии. Также необходимо внимательность, чтобы убедиться, что физическое пространство вокруг трансмиссии позволяет установить PTO. PTO включается и выключается с помощью главной муфты трансмиссии и механизма дистанционного управления, который работает на самом PTO. Обычно для включения PTO используется воздушный клапан, но также возможны механическая связь, электрический или гидравлический механизм.
Большинство Unimog оснащены передним и/или задним валом отбора мощности и гидравликой, а также трехточечной системой навески.
Агрегаты будут оцениваться в соответствии с непрерывным и прерывистым крутящим моментом, который может через них передаваться, а различные модели будут иметь различные соотношения «оборотов вала отбора мощности к оборотам двигателя».
В большинстве случаев PTO подключается напрямую к гидравлическому насосу . Это позволяет передавать механическую силу через гидравлическую систему в любое место вокруг транспортного средства, где гидравлический двигатель преобразует ее обратно во вращательную или линейную механическую силу. Типичные области применения включают:
Раздельный вал отбора мощности устанавливается на приводной вал грузовика для подачи мощности на вал отбора мощности. Такой агрегат представляет собой дополнительную коробку передач, которая разделяет приводной вал транспортного средства на две части:
Сам агрегат спроектирован так, чтобы независимо перенаправлять мощность двигателя либо на вал, обращенный к оси, либо на дополнительный выходной вал ВОМ. Это осуществляется двумя независимыми муфтами, такими как зубчатые или кулачковые, которые могут работать только при полной остановке трансмиссии . Поскольку главная коробка передач изменяет скорость вращения путем выбора передачи, ВОМ не может работать во время движения транспортного средства.
На автомобилях с колесной формулой 4x4 коробка отбора мощности с раздельным валом использует только задний приводной вал, поэтому схема привода автомобиля с колесной формулой 4x4 должна иметь выбираемый тип 4WD , чтобы вал привода передней оси был полностью отключен во время работы коробки отбора мощности.
Также к валу отбора мощности можно напрямую подключить не только гидравлический насос, но и что-то другое: например, насосы пожарной машины.
Раздельный вал типа «сэндвич» устанавливается между двигателем и трансмиссией и используется на машинах для обслуживания дорог, пожарных машинах и внедорожниках. Этот блок получает привод непосредственно от вала двигателя и может передавать всю мощность двигателя на ВОМ. Обычно эти блоки поставляются с собственной системой смазки. Из-за монтажа типа «сэндвич» коробка передач будет смещена от двигателя, что потребует установки трансмиссии.
[Со стр. 36] Медаль за первый зарегистрированный отбор мощности на мобильном оборудовании, с другой стороны, должна достаться жатке типа Aveling and Porter Bell. Это паровое устройство было представлено на Всемирной выставке 1878 года в Париже.
Щиты и ограждения были разработаны для предотвращения травм от этих вращающихся валов.
