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

Рассмотрим характерные режимы работы двухпоточных ЭМТ, приняв допущение о постоянстве оборотов (пт = п 2 — const).

Основным эксплуатационным режимом работы ЭМТ является режим, при котором в дифференциале осуществляется суммиро­ вание потоков мощности. При этом обороты электромашины т1 с увеличением скорости движения автомобиля (ѵ — со0) возра­ стают, так как из кинематической характеристики

Cöl = ('l2 (02 ----“ о ( ' 1 2 — і )>

По мере уменьшения со0 (скорости автомобиля) скорость сол­ нечной шестерни coj уменьшается. При определенных условиях она (а значит и якорь Яг машины rn^ может остановиться. Умень­ шение соі приводит к уменьшению потока электрической энергии и увеличению мощности механического потока. Это обусловли­ вает рост к. п. д. ЭМТ. Когда со2 = 0, мощность ДВС на ведущие колеса передается только механическим потоком, при этом о>„

щаться в обратную сторону. В электрическом потоке возникает обращение (циркуляция) мощности. Если раньше к солнечной шестерни 1 подводился момент с якоря Яг, то теперь якорь Яг становится ведомым и приводится от солнечной шестерни 1.

Машина т г переходит на работу в генераторный режим, а ма­ шина т 2— в моторный. Направление тока в машинах /п, и ш2 остается прежним, но, чтобы момент М я2 машины т 2 стал отри­ цательным, нужно изменить в ней направление магнитного потока. Это сделают органы регулирования.

Остановимся на основных положениях регулирования двух­ поточных ЭМТ.

Будем считать, что ДВС работает при постоянной мощности, при этом пт = const и Мт — const.

210

где Л40— момент на выходном вале дифференциального меха­

и М,п — const. Характеристика /гт = / (о>0) должна быть гипербо­ лической, следовательно, и регулирование необходимо подчи­ нить этому требованию: с увеличением со0 Мя2 должен возрастать

от ДВС на выходной вал 0 передается механическим потоком че­ рез солнечную шестерню 2. Но для этого в дифференциальном механизме солнечная шестерня 1 должна быть нагружена тормоз­ ным моментом Мт = Мя1. Величина его не может быть меньше, чем Мі = —І1 2 М2 , где М\ и Мч — моменты солнечной и эпи­ циклической шестерен.

Для получения тормозного момента Л4Т в ЭМТ предусмотрен механический тормоз, автоматически включающийся при нуле­ вом режиме.

Диапазон скоростей со0 > ©0А является основным режимом работы электромашин, диапазон скоростей со0 < соОА реали­ зуется дополнительным режимом их работы за счет обращения.

Необходимый закон изменения потоков возбуждения устанавли­ вается уравнением (VI 1.34) и уравнениями связи дифференциала:

м я1= СдФіД; Мя2 = с2Ф2І2,

а

І1==/ 2 ±= / = const.

211

Из уравнения для /ет при известных ijo, М т, М0 (внешними сопротивлениями задаемся) устанавливаются требуемые значения главного параметра регулирования — Мя2 и далее находятся М 2,' М j и М яг. В выражениях для Мя1 и /VIя2 коэффициенты сг п с2 известны из паспорта электрических машин, а значения I зада­ ются исходя из допустимого нагрева якорей п возможностей се­ чения их обмоток. Тогда по найденным значениям УИя1 и УИя2 определяются требуемые для данного режима нагрузки (Мп) вели­ чины ® j и Ф 2.

В соответствии с необходимыми значениями Ф г и Ф 2 настраи­ вается автоматизированная система на обеспечение регулирования по нужному закону.

Осталось связать скорость выходного вала со0 с главным па­ раметром регулирования. Для этого, в первом приближении, можно принять к. и. д. ЭМТ постоянным по величине, т. е. і]эЫт = const. Тогда

© _ _Мт®т

‘Все необходимые данные для построения канонической ха­ рактеристики ЭМТ (рис. VII.21, б) имеются. Окончательный вид характеристики ЭМТ может быть уточнен экспериментальным путем.

Механические бесступенчатые передачи, в частности фрик­ ционные и импульсные, рассмотрены в специальной литературе [VII.2,' VII.6].

Список литературы к гл, VII

212

Г Л А В А VIII

КАРДАННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

§ 34. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами, оси которых не лежат на одной прямой: обычно оси валов пересекаются под углом у, величина которого не явля­ ется постоянной. У автомобилей с механической или гидромеха­ нической трансмиссиями с помощью карданной передачи осу­ ществляется подвод момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам. Карданная передача применяется также при передаче момента к ведущим и управляемым колесам и к отдельным механизмам автомобиля (лебедки, дополнительное оборудование и др.). Карданная передача должна удовлетво­ рять следующим требованиям:

1) обеспечить передачу момента от ведущего вала к ведомому при числах оборотов в минуту п и углах между осями валов у, имеющих место во всем диапазоне эксплуатационных режимов;

2)вибрационные нагрузки и шум при работе карданной пе­ редачи должны быть малыми, резонансные явления в зоне экс­ плуатационных. скоростей должны отсутствовать;

3)к. п. д. карданной передачи должен быть высоким даже при значительных углах у.

Классификация карданных передач приведена в табл. VIII. 1.

Т а б л и ц а V III.1

Классификация карданных передач

Для передачи момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам (макси­ мальный угол между осями карданных валов уІТШХ= = 15ч-20°)

Для передачи момента к ведущим колесам с неза­

Назначение висимыми подвесками (уп]ах = 20°); к ведущим и

.управляемым колесам (ушах = 30ч-40°)

Для передачи момента к агрегатам, установлен­ ным на раме и имеющим малые относительные пе­ ремещения (ушах = Зч-5°)

Для передачи момента к вспомогательным редко используемым механизмам (Ушах = 15ч-20°)

213

Продолжение табл. V I 11.1

§ 35. КИНЕМАТИКА КАРДАННЫХ ШАРНИРОВ

Как известно из теории механизмов, соотношение между углами поворота а для вала Л и р для вала В (рис. V III.1) простого одиночного карданного шарнира определяется выражением

Как видно из последней формулы, при равномерной скорости вращения вала Л, вал В будет вращаться неравномерно, причем степень неравномерности зависит от величины угла у между ва­ лами. При у = 0° сод = сов. Колебания угловой скорости вала В при малых углах у незначительны (0,5% при у = 4°). С увеличе­ нием угла у колебания скорости возрастают.

214

В двойном кардане для первого шарнира соотношение между углами поворота а (вал А) и ß (вал В) выражаются формулой

tg а = tg ß cos

Для второго шарнира соотношения между углами поворота а (вал С) и ß (вал В) будут tg cp = tg ß cos у2-

Рис. VIII. 1. Углы поворота и угловые скорости вращения карданных валов:

Приравнивая tg ß из двух последних формул для шарниров I и II, получим

215

Угловая скорость вала С может быть найдена из графика (рис. V III.1) угловых скоростей валов А и В первого шарнира и В и С второго шарнира при условии, что вилки валов А и В рас­ положены друг относительно друга под углом 90°. График на рис. VIII. 1 построен для углов у = 30°.

Необходимым условием, определяющим равенство угловых

специальными осями 2 и 5 (рис. V III.7) при сдвоенном карданном шарнире.

Рассмотрим кинематику кардана равных угловых скоростей с делительными канавками, применяемого в приводах на перед­ ние и управляемые колеса многих автомобилей (VIII.2). На схеме

дающими усилие.от вала А к валу С. Если повернуть вал А на угол а, то вал С повернется на угол ß. Точка р соприкосновения стержней займет положение р ±.

Если опустить перпендикуляр из точки р ± на плоскость А 'р С , то он пересечет эту плоскость в точке Q. Из точки Q опускаются

216

Выразим X и у через известные величины. Для этого из треуголь­ ников А'Ор1 и СгОр1 найдем, полагая Ор1 = z

z2 — X2 + а2— 2ах cos 0 и z2 = у 2 + Ь2— 2by cos Ѳ

Подставляя x и у в формулу '(VIII.4), получим

валов Л и С, а следовательно, и угловые скорости соА и сос будут одинаковыми, а это и требуется от карданного шарнира равных угловых скоростей.

§ 36. КОНСТРУКЦИИ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ И ИХ АНАЛИЗ

Схемы размещения карданных валов на автомобиле и передачи момента на ведущие мосты представлены на рис. ѴІІІ.З.

Момент от коробки передач или раздаточной коробки к мосту двухосного автомобиля традиционной компоновки 2x4 обычно подводится валом с двумя или тремя карданными шарнирами. В трех- и четырехосных автомобилях для подвода момента к мо­ стам, расположенным далеко от раздаточной коробки, находят применение многошарнирные карданные передачи (рис. ѴІІІ.З, б).

При наличии карданного вала с двумя шарнирами и подвески, представленной на рис. ѴІІІ.З, а вертикальная реакция дороги Z2; тяговая Рр или тормозная Рх силы; осевые (боковые) силы

± Y = Z2cp, приложенные к колесу (точка О*), а также реактивные моменты от сил Рр или Рх Мр — Рргк или Мх = Рхгк восприни­ маются рессорами.

Кроме крутящего момента на карданный вал воздействуют осевые силы Q, возникающие при колебаниях ведущего моста на рессорах вследствие трения в шлицевом соединении вала. Осевые перемещения вала имеют место из-за несовпадения центров ка­ чания моста Ог и карданного вала 0 2. Радиусы R x и R 2 не равны друг другу. Величина осевого перемещения на преобладающих режимах эксплуатации незначительна и составляет 2—4 мм.

У автомобилей с одинарным шарниром и карданной трубой (рис. ѴІІІ.З, б) силы Рр или Рх, также реактивные моменты Мр или Мх воспринимаются и передаются на раму автомобиля через карданную трубу с шаровым соединением. В этом случае кардан-

217

218

Рис.. VIII.3. Схемы передачи момента на ведущие мосты карданными валами в двух- и ^трехосных автомобилях: а — валом с двумя карданными шарнирами; б — валом с одним шарниром и карданной трубой; в— двумя карданными валами — к среднему и заднему мостам

ный вал передает только крутящий момент. Осевые силы Y вос­ принимаются рессорами, оба конца которых имеют в известных пределах подвижность в продольном направлении. Наличие карданной трубы усложняет конструкцию и увеличивает вес карданной передачи.

Конструкция промежуточного карданного вала грузового авто­ мобиля с двумя одинарными шарнирами неравных угловых ско­ ростей представлена на рис. VII 1.4. Значительный диаметр как трубчатой 1, так и шлицованной 2 телескопической частей вала способствует повышению критического числа оборотов (гл. VIII, § 37). Промежуточной опорой является шариковый подшипник 3, размещенный в резиновом блоке 4. Сальник 5 защищает телеско­ пическое соединение от пыли и грязи. Таким образом, весь кардан­ ный вал, считая от коробки передач до главной передачи ведущего моста, имеет три карданных шарнира.

В задней тележке трехосного автомобиля с двумя карданными валами момент к среднему мосту II подводится от раздаточной коробки 1 валом 3 (рис. V III.3, в) с двумя шарнирами. К заднему мосту III момент подводится проходными валами 2 и 5 с четырьмя шарнирами, имеющими промежуточную опору 4 на балке моста II. Цифрой 6 обозначены реактивные штанги, воспринимающие реак­ тивные крутящие моменты на двух мостах задней тележки.

Карданный вал 5, расположенный между двумя мостами II и III, работает в неблагоприятных условиях, так как длина L3 мала и углы у при перекосах мостов достигают высоких значений. Также велики осевые перемещения в шлицованной части вала, что увеличивает износ шлицевого соединения. Вал, передающий момент от раздаточной коробки к мосту II, работает в лучших условиях. /

В задней талежке трехосного автомобиля сквозным или про­ ходным карданным валом (рис. V III.5, б и рис. IX.3) момент под­ водится последовательно к мостам II и III. Число карданных шар­ ниров в этом случае меньше, чем в двухвальной трансмиссии (4 против 6). Однако двухступенчатый редуктор в каждом мосту усложняет конструкцию и увеличивает вес. Тем не менее в на­ стоящее время передача к задней тележке трехосного автомобиля одним карданным валом получает заметное распространение.

Карданные валы к задним мостам трехосных автомобилей передают крутящий момент и нагружены осевыми силами, воз­ никающими в шлицевых соединениях при относительных пере­ мещениях мостов.

Для передачи момента при углах у, не превышающих 5°, при­ меняются резиновые блоки вместо шарниров (упругий кардан). Максимальная величина угла определяется возможной деформа­ цией резиновых блоков. Преимуществом упругого кардана яв­ ляется то обстоятельство, что в нем отпадает необходимость в смазке вследствие отсутствия трущихся пар. Кроме того, рези­ новые блоки уменьшают крутильную жесткость передачи и тем

219