Development and research of the efficiency of a tractor transmission with a disc type gearbox

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Modern tractors are equipped with gearboxes that are divided into three ranges, such as slow, operating and transport, for the sake of better power usage and fuel efficiency of the engine as well as getting higher performance. In addition, gearboxes must have a large number of gears, that leads to an increase in their mass and dimensions. An increasing mass of gearbox leads to additional high-quality metal consumption as well as energy costs for self-propelling of a tractor, which reduces its operational capabilities.

AIMS: Increasing the number of gears and reducing the weight of gearboxes for agricultural tractors.

METHODS: A disc-type gearbox (Patent RF No. 208805) has been developed to make it possible to increase the number of gears and reduce the weight of gearboxes for agricultural tractors. The feature of this gearbox is the gear disk with three gear rims on top and three on the bottom that is installed in its housing in addition to the usual gears and shafts. The implementation of the gear disk with gear rims makes it possible to reduce the number of gearwheels by more than half. The experimental gearbox is manual and interrupted-drive. It gives 18 forward gears and 18 reverse gears. Laboratory studies of a tractor with the experimental gearbox were carried out on a roller test bench. Load condition was arranged with the STEU-40 electric brake test rig in order to determine the transmission efficiency. During the testing, the torques on the gearbox input shaft and the tractor half shafts were measured. Reliability testing of the experimental gearbox, built in the LTZ-55 tractor, lasted for 2714 hours under the normal operation condition.

RESULTS: The results of the transmission efficiency study at the 1st, 5th and 10th gears with different drive wheels torques as well as different oil temperatures revealed that the transmission efficiency is in the range of 0.75-0.96 at the transmission oil temperature of 16 to 60°C, which corresponds to the numerical values of fixed-ratio transmissions of stock tractors. Operational tests of the tractor, equipped with the experimental gearbox, showed efficiency of gearbox during operation of 2714 hours.

CONCLUSIONS: Laboratory studies of the LTZ-55 tractor, equipped with the experimental gearbox (Patent No. 208805), showed that the transmission efficiency improves with an increase in the drive wheels torque and the transmission oil temperature, and deteriorates with an increase in the gear number. The efficiency of the experimental transmission is in the range from 0.75 to 0.96, which corresponds to stock manual interrupted-drive transmissions of tractors. With an increase in oil temperature up to 60 ° C, the efficiency of the transmission greatens.

About the authors

Oleg I. Polivaev

Peter the Great Voronezh State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: Polivaevoi@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-3610-6339
SPIN-code: 1423-0193

Professor, Dr. Sci. (Tech.)

Russian Federation, Voronezh

References

  1. Zakharchenko AN, Kalinnikov VV, Ogorodnikova NA. Kolesnye traktory. Moscow: Kolos; 1984. (In Russ).
  2. Bogatyrev AV. Gusenichnye traktory. Moscow: Kolos, 1984. (In Russ).
  3. Polivaev OI, Kostikov OM, Vorokhobin AV, Vedrinskii OS. Konstruktsiya traktorov i avtomobilei. Uch. posobie. Saint Petersburg: Lan'; 2021. (In Russ).
  4. Polivaev OI, Vorokhobin AV. Teoriya traktorov i avtomobilei. Saint Petersburg: Lan'; 2021. (In Russ).
  5. Malakhovskii VE. Issledovanie KPD traktornykh transmissii. Trudy NATI. 1954;(10):51. (In Russ).
  6. Fal'kevich VS, Bagirov SM. Issledovanie KPD transmissii avtomobilya. Trudy NAMI. 1965;(1):40–46. (In Russ).
  7. GOST 30745-2001 Agricultural tractors. Moscow: Gosstandart; 2001. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200030187 accessed: 13.04.2022. (In Russ).
  8. Kharitonchik EM. Universal'nyi stend dlya ispytanii traktorov. Zapiski Voronezhskogo SKI. Sovershenstvovanie konstruktsii traktorov i s.-kh. mashin. 1969;35:20–25. (In Russ).
  9. Skundin GI, Akonyan GA. Issledovanie KPD transmissii traktorov. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sotsialisticheskogo sel'skogo khozyaistva. 1962;(2):16–18. (In Russ).
  10. Patent RUS №208805/ 13.01.2022. Byul. № 2. Polivaev OI, Bozhko AV. Korobka peredach. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47805027 accessed: 27.04.2022. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The experimental gearbox kinematic configuration: 1 – an input shaft; 2, 6, 15 – movable gears; 3, 4 – constant mesh gears; 5 – an intermediate shaft; 7 – a disk-gear; 8, 9, 10 – upper gear rims; 11, 12, 13 – lower gear rims; 14 – an output shaft; 16 – an axle drive gear; 17 – reverse.

Download (91KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Transmission efficiency, dependent on drive wheels torque of the LTZ-55 tractor.

Download (58KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Transmission efficiency, dependent on oil temperature under the maximal engine torque.

Download (43KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The vehicle gearbox kinematic configuration: 1 – an input shaft; 2, 3 – movable gears; 4 – a disk-gear; 5, 6, 7 – upper gear rims; 8, 9 – lower gear rims; 10 – an output shaft; 11 – an axle drive gear; 12 – reverse.

Download (60KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Polivaev O.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».