книги из ГПНТБ / Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие

Принятые обозначения:

Jm— момент инерции маховика и приведенных к нему деталей двигателя; J а— момент инерции автомобиля и прицепа, приве­ денный к валу сцепления

ментами инерции Jm и / а после окончания буксования сцепления; пт, па, п 0— числа оборотов в минуту, соответствующие tom, соа, со0; а — угол буксования сцепления.

Величина работы буксования L определяется уравнением

а

L = } Mcda.

о

Первый метод расчета. Положим, что сцепление включается мгновенно, что приближенно соответствует выше рассмотренному случаю резкого включения сцепления \ и за период включения сцепления М т, Ма и Mt постоянны. Тогда можно написать следую­ щие уравнения количества движения [11.11].

Для ведущей системы двигатель — сцепление (система А)

Лп(шт — ®о) + M mt0 = МЛ-

Для ведомой системы сцепление — автомобиль (система Б)

J аК — ®а) + М Л = М Л .

Исключая из последних двух уравнений t0, можно опреде­ лить угловую скорость ю0 после окончания буксования сцепления

На рис. Ѵ.19, б представлен расчетный грйфик угловых скоро­ стей вала двигателя com и вала сцепления соа. В конце (0 буксование сцепления закончено и система вал двигателя — вал сцепления1

1 При этом влияние «стиля» вождения автомобиля отдельными водителями исключается.

120

вращается с одинаковой угловой скоростью оз0. В последующем имеет место разгон автомобиля без буксования сцепления до достижения установившейся скорости

Время буксования сцепления t0 можно найти из двух уравне­ ний системы двигатель — сцепление А и сцепление — автомо­

биль Б, исключая coj,

Угол буксования сцепления а определяется по формуле

®®б- Ср^Оі

где юб ср— средняя угловая скорость буксования. Из того же рис. Ѵ.19, б следует, что

,,__(Иш— Ма)тО

ср — о *

Следовательно,

действительных, так как время буксования сцепления при мгно­ венном его включении будет минимальным. При замедленном темпе включения сцепления резко увеличивается работа трения, нагрев и износ накладки.

Второй метод расчета. Этот метод учитывает фактическое про­ текание процесса включения сцепления2, состоящего из двух этапов:

1) увеличение момента сцепления Мс при включении от нуля до Ма, когда автомобиль начинает трогаться с места;

2) увеличение Мс до значения, при котором буксование сцеп­ ления прекращается.

Работа двигателя на первом этапе 'продолжительностью расходуется на буксование и нагрев сцепления; длительность

1Имеется в виду, что соП1 и соа в зависимости от времени изменяются по закону прямой.

2Второй метод расчета является также приближенным, так как неизвестен

характер изменения Мс = f (t) для разных условий эксплуатации и квалифика­

ции водителей.

Для уточнения расчета работы буксования и нагрева сцепления необходимо значительно увеличить объем исследований процесса включения фрикционного сцепления с соответствующей обработкой полученных результатов методами мате­ матической статистики.

121

этого этапа должна быть "возможно меньшей. Величина работы буксования сцепления на первом этапе L x будет

Работа двигателя на втором этапе продолжительностью t2затра­ чивается на ускорение ведомого вала сцепления и связанной с ним трансмиссии. При этом преодолеваются внешние сопротивле­ ния движению автомобиля.

Величина работы буксования сцепления за второй этап может быть представлена формулой

Угловая скорость вала двигателя при включении сцепления может быть принята постоянной и равной угловой скорости, соответствующей максимальному моменту двигателя.

Как видно из формул (V. 19) и (Ѵ.21), работа буксования сцепле­ ния существенно увеличивается при увеличении разности сот — соа. Для уменьшения работы буксования, а следовательно, и износа пар трения сцепления водитель должен стремиться к уменьшению разности сот — соа. Наибольшие значения этой разности будут

122

в случае трогания автомобиля с места, когда соа = 0. С увеличе­ нием массы автомобиля и автопоезда работа буксования возра­

поскольку уменьшается приведенный момент инерции автомобиля. Повышенная работа трения сцепления у автопоезда вызывает больший износ фрикционной накладки по сравнению с работой

где F%— суммарная поверхность трения накладок сцепления. Работа трения будет вызывать нагрев сцепления. Вследствие малой теплопроводности фрикционной накладки учитывается на­ грев только металлических деталей сцепления, соприкасающихся с накладкой. Нагрев деталей сцепления в результате одного вклю­

чения определится (пренебрегая излучением) по формуле

где у — коэффициент, учитывающий, какая часть работы трения воспринимается нагреваемой деталью (в частности, в однодиско­ вом сцеплении маховик и нажимной диск воспринимают по 0.5L;

123

в двухдисковом — маховик и нажимной диск — по 0.25L, а средний диск — 0,5L); L — работа трения скольжения; с — теплоемкость чугуна или стали, с = 482 Дж/(кг-К) — 0,115 ккал/(кг-град); /Ид и GÄ■— масса и сила тяжести (вес) нагреваемых деталей сце­ пления.

Проверка на нагрев производится для деталей, имеющих отно­ сительно меньшую массу: нажимного диска в однодисковом сце­ плении, среднего диска — в двухдисковом сцеплении.-

Величины С и т при трогании с места на низших передачах не должны превосходить следующих значений (для одного вклю­ чения):

Число включений сцепления на единицу пройденного автомо­ билем пути зависит от типа и состояния дороги или местности, по которой движется автомобиль, его удельной мощности, интен­ сивности движения, «стиля» вождения (в частности, степени ис­ пользования наката). Ориентировочные данные о числе выключе­ ний и соответственно включений сцепления на 100 км пройден­ ного пути даны в табл. V.5.

124

Г Л А В А VI

СТУПЕНЧАТЫ Е КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

§ 24. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Коробка передач служит для изменения соотношения между частотой вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля. Это позволяет при постоянной мощности двигателя увеличивать силу тяги на ведущих колесах для преодоления силы инерции при разгоне автомобиля и повышенных сопротивлений движению.

Требования к коробкам передач:

число передач и передаточные числа должны обеспечивать необходимые тягово-скоростные и экономические качества авто­ мобиля в заданных условиях;

переключение передач должно быть простым (избирательным) и не требовать значительных физических усилий; желательно переключение передач без разрыва в передаче мощности;

иметь нейтраль для длительного отключения двигателя от трансмиссии на остановках и при движении накатом, а также передачу заднего хода;

допускать отбор мощности для привода дополнительного обо­ рудования.

В табл. VIЛ представлена классификация коробок передач. Ступенчатые коробки передач имеют высокий к. п. д. (0,96— 0,98), отличаются простотой конструкции и меньшей стоимость^ в сравнении с бесступенчатыми передачами (см. гл. VII). Поэтому

они имеют широкое применение на автомобилях всех типов.

Вес коробки передач на единицу передаваемой мощности Н/Вт (кгс/л. с.) двигателя составляет:

Недостатком ступенчатых коробок передач является ограни­ ченное число передаточных чисел. Увеличение числа передач ведет к увеличению веса, усложнению конструкции и управления коробкой.

На легковых автомобилях применяют трех- и четырехступен­ чатые коробки передач, на автобусах и грузовых автомобилях — четырехпяти- и шестиступенчатые. Встречаются среди западно­ европейских автомобилей легковые с пятиступенчатыми короб­ ками.

126

Наибольшее число передач (10—12) и большой диапазон пере­ даточных чисел имеют автомобили-тягачи, автомобили большой грузоподъемности и высокой проходимости. На этих автомобилях увеличение числа передач достигается применением многоступен­ чатых (с двумя диапазонами) коробок передач или установкой кроме основной коробки дополнительной, обычно двухступенчатой коробки. В этом случае общее число передач равно произведению числа передач основной коробки на число передач дополнительной.

Дополнительная коробка часто конструктивно объединяется с раздаточной, которая служит для распределения мощности между несколькими ведущими, мостами. На автомобилях с одной ведущей осью увеличение числа передач и уплотнение их ряда

127

иногда достигаются применением главных передач с двумя ступе­ нями передач (см. гл. IX).

Выбор передаточных чисел основной и дополнительной коро­ бок передач производится при тяговом расчете автомобиля.

§ 25. КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ С НЕПОДВИЖНЫМИ ОСЯМИ ВАЛОВ

На рис. VI. 1 показаны наиболее распространенные схемы коробок передач с неподвижными осями валов. Такие коробки иначе называют вальными.

Двухвальная четырехступенчатая коробка передач по схеме на рис. VI. 1, а выполняется в одном картере с главной передачей и применяется на мало- и микролитражных автомобилях с при­ водом на переднюю ось или с приводом на заднюю ось при заднем расположении двигателя. В этом случае двигатель и механизмы трансмиссии конструктивно объединяются в одном агрегате.

Первая и вторая передачи включаются зубчатыми муфтами, как показано стрелками на схеме, третья и четвертая — двусто­ ронним синхронизатором. На каждой передаче мощность пере­ дается одной парой шестерен. Поэтому к. п. д. двухвальной ко­ робки выше, чем трехвальной на низших передачах, где мощность передается через две пары шестерен, а диапазон передаточных чисел при том же межцентровом расстоянии меньше. Другой недо­ статок схемы — отсутствие прямой передачи.

Трехступенчатые коробки передач легковых автомобилей часто изготовляют по трехвальной схеме на рис. VI. 1, б. Достоинством таких коробок является наличие прямой передачи. Вторая и третья (прямая) передачи включаются синхронизаторами, а первая и задний ход — перемещением скользящей шестерни по вторичному валу.

Скользящая шестерня может выполняться прямозубой и косо­ зубой. Косозубая шестерня устанавливается на винтовых шлицах, чтобы осевая сила, действующая на зубья шестерни, уравнове­ шивалась осевой силой в шлицевом соединении. Угол винтовой линии шлиц рш определяется по формуле

tgPm^tgß-fsa-,

'О

где ß — угол спирали зубьев; г0 и гш — радиусы начальных окружностей зубьев и шлиц.

Направления спирали и винтовой линии должны быть одинако­ выми.

Четырехступенчатая трехвальная коробка, выполненная по схеме на рис. VI. 1, в, применяется на автомобилях «Москвич-408». Коробка передач ВАЗ-2101 (рис. VI. 1, г) при том же числе пере­

механизмов включения. Здесь все передачи переднего хода вклю-

128

а) ЗХ

J X .,

Рис. VI. 1. Схемы коробок передач: а, б, в, г — легковых; д, е, ж, з — грузовых

автомобилей;

І — ѴІ — номера включаемых передач; ЗХ — передача заднего хода; І —ІІ — диапазоны передач5