Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Ведущий момент. Тяговый баланс автомобиля

Назначение, классификация и компоновка трансмиссий

Вопрос 1. Трансмиссия автомобилей

Занятие 1. Трансмиссия и ходовая часть

Вспомогательное оборудование

Тема 2. Трансмиссия, ходовая часть, электрооборудование,

Лекция

Романов П.С.

 

 

Коломна 2012


 

Назначение трансмиссии - передача механической энергии на ведущие колеса автомобиля, где в результате взаимодействия колес с опорной поверхностью создается касательная сила тяги, которая и обеспечивает движение машины. В трансмиссии происходят преобразование вращающего момента и одновременно изменение скорости вращения валов пропорционально передаточному числу. К трансмиссиям предъявляют следующие основные требования: высокая надежность и возможно меньшие потери передаваемой энергии (высокий КПД) во всем диапазоне режимов работы машины; обеспечение функциональных требований, предъявляемых к машине данного типа; возможно меньшие габаритные размеры и масса; рациональный подбор передаточных чисел для обеспечения требуемых значений тяговых усилий и скоростей движения машины; вращение колес с различной скоростью и осуществление блокировки как межосевых, так и межколесных дифференциалов для улучшения проходимости в тяжелых условиях эксплуатации в сельской местности или на технологических операциях в поле; легкость управления; удобное расположение органов управления; доступность и малая трудоемкость технического обслуживания и ремонта; шум и вибрация от трансмиссии в пределах установленных норм; возможность отбора мощности для привода рабочего оборудования, дополнительных механизмов и устройств.

Классификация трансмиссий. По способу передачи энергии трансмиссии делят на механические, гидромеханические, электромеханические, гидрообъемные. В механических трансмиссиях (рис. 1,д, б, в, д) передача энергии происходит за счет механического трения в сцеплениях, а также соединениями валов, шарнирами и зубчатыми колесами. В гидромеханических трансмиссиях между двигателем и механической частью трансмиссии устанавливают гидротрансформатор или гидромуфту, осуществляя гидравлическую связь двигателя с трансмиссией. Гидромуфты не изменяют передаваемый вращающий момент и всегда работают с проскальзыванием турбинного колеса относительно насосного, а следовательно, и с потерей мощности. При большой частоте вращения проскальзывание составляет 2...3 %, при малой приближается к 100%. При холостом ходе, когда подпитка жидкостью отсутствует, гидромуфта передает остаточный вращающий момент. Большой момент инерции колес гидромуфты препятствует безударному включению зубчатых колес. Поэтому после турбинного колеса необходимо устанавливать обычное фрикционное сцепление. Из-за высокого расхода топлива, больших массы, габаритных размеров и стоимости на отечественных автомобилях гидромуфты не применяют. В электромеханической трансмиссии (рис. 1,г) двигатель 1 (как правило, дизель) вращает ротор электрогенератора, энергия которого по электрическому кабелю передается электродвигателю и далее через зубчатый редуктор ведущим колесам или электродвигателям, вмонтированным в ведущие колеса. Электромеханическая трансмиссия при наличии соответствующей регулирующей аппаратуры обладает высокими преобразующими свойствами и автоматически приспосабливается к меняющейся нагрузке, а двигатель работает в оптимальном режиме. Ввиду высокой стоимости, сложности конструкции, использования дефицитных материалов и большой массы электрические трансмиссии экономически выгодно применять на автомобилях грузоподъемностью выше 80 т (БелАЗ-7549 и др.).

Рис. 1. Схемы трансмиссий:

а, б, в, д - механической в автомобилях с колесной формулой соответственно 4x2, 4x4, 2x4, 4x4; г - электромеханической; 1 - двигатель; 2 - сцепление; 3 - коробка передач; 4 - карданный вал; 5 - задний мост; 6 - раздаточная коробка; 7 - передний ведущий мост с шарнирами равных угловых скоростей; 8 - карданный вал на передний ведущий мост; 9 - полуоси с шарнирами равных угловых скоростей; 10 - электрогенератор; 11 - электропровод; 12, 15 - бортовые редукторы; 13, 14 - тяговые электродвигатели; 16 - силовой агрегат (совместно двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал)

 

В гидрообъемных трансмиссиях двигатель приводит в действие гидронасос, который под высоким давлением нагнетает масло в гидромоторы, расположенные в ведущих колесах и приводящие их во вращение. В гидрообъемных трансмиссиях используется гидростатический напор жидкости. Вращающий момент и частота вращения ведущих колес изменяются или за счет изменения параметров гидромашин при возможном постоянном режиме работы двигателя внутреннего сгорания, или в результате регулирования мощности двигателя. Преимущества гидрообъемной трансмиссии: широкий диапазон изменения ведущего момента и скорости движения автомобиля, дистанционность (агрегаты, расположенные в разных частях машины, связаны между собой маслопроводами), простота и удобство автономного подвода мощности к ведущим колесам, полная замена механической трансмиссии, возможность торможения машины. Однако в гидрообъемных трансмиссиях невозможно автоматическое изменение момента, поэтому их оснащают регулирующей аппаратурой, реагирующей на изменение нагрузки. Недостатки гидрообъемной трансмиссии: сложность и высокая стоимость конструкции. Эту трансмиссию устанавливают только в специальных машинах. Небольшая стоимость, высокие надежность и КПД, простота конструкции, сравнительно небольшие масса и габаритные размеры обусловили широкое применение механических трансмиссий.Однако они требуют ручного управления и не всегда обеспечивают работу двигателя в оптимальном режиме. Трансмиссия и двигатель недостаточно защищены от динамических нагрузок. В автомобилях сельскохозяйственного назначения, грузовых автомобилях общетранспортного назначения и их модификациях используют в основном механические трансмиссии.

Компоновка трансмиссий. Схема трансмиссии зависит от типа и компоновочной схемы самого автомобиля, а потому определяется конструкцией, местом и последовательностью расположения отдельных механизмов, сборочных единиц трансмиссии конкретного автомобиля, заданными эксплуатационными свойствами. Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки (двигатель установлен впереди, ведущие колеса сзади) и с колесной формулой 4x2 представлена на рисунке 1,а. За двигателем 1 расположены сцепление 2, коробка передач 3, карданный вал 4, задний мост 5. Автомобили той же компоновочной схемы, но с колесной формулой 4x4 оснащены дополнительно: раздаточной коробкой (рис. 1,б), карданным валом 8, передним ведущим мостом 7. Раздаточная коробка присоединена непосредственно к коробке передач. По такой же схеме выполнены трансмиссии автомобилей семейства УАЗ. В трансмиссии ряда автомобилей (например, BA3-21213, КАЗ-4540) привод на коробку передач от сцепления осуществляется через дополнительный карданный вал (рис.1,д).

В трансмиссии автомобилей с колесной формулой 6x4 сзади установлены два ведущих моста с приводом от раздаточной коробки через два карданных вала, или последовательно расположенных, или каждый на отдельный ведущий мост.

Схема трансмиссии автомобиля переднеприводной компоновки и с колесной формулой 2x4 представлена на рис.1,е. Здесь двигатель установлен спереди машины или вдоль продольной ее оси («Москвич-2141»), или поперек оси (ВАЗ-2108 и другие модификации этого завода). В трансмиссии этих автомобилей отсутствует карданный вал. Двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача и дифференциал размещены в одном силовом агрегате 16. Силовой агрегат выполнен компактно с меньшими массой и габаритными размерами, чем у машин классической компоновки.

Компоновочные схемы трансмиссий автомобилей весьма разнообразны на разных этапах развития конструкций машин. Например, заднее расположение двигателя и привод на задние колеса были применены на автомобиле ЗАЗ-968М. Однако из-за недостаточной устойчивости и малого размера багажника такую компоновку отечественных автомобилей прекратили применять.

 

Ведущий (вращающий) момент создается на ведущих колесах машины в результате передачи энергии на колеса от двигателя. В механической трансмиссии его определяют по формуле: Мведврiтηм, (1)

где Мвр - вращающий момент на валу двигателя; iт - передаточное число трансмиссии; ηм - коэффициент полезного действия механической трансмиссии.

Вращающий момент на валу двигателя при установившемся движении равен вращающему моменту от газовых сил. На переходных режимах (режимах изменения нагрузки) на валу двигателя возникает инерционный момент.

Тогда суммарный момент на маховике, который сообщается деталям трансмиссии: Мврс ±Iмдв/dt, (2)

где Мс - средний момент сопротивления на валу двигателя; Iм - момент инерции вращающихся масс, приведенный к маховику двигателя; dωдв/dt - угловое ускорение вала двигателя.

Из этого выражения видно, что инерционный момент зависит от момента инерции приведенных к маховику масс двигателя и действующих ускорений.

Тяговый баланс. При контакте ведущих колес с дорогой ведущий момент реализуется в касательную силу тяги Рк, представляющую собой продольную реакцию опорной поверхности, направленную в сторону движения автомобиля и вызывающую его движение. Касательная сила тяги: Рк = Мврiтηм /rк, (3)

где гк - радиус ведущих колес.

При равномерном движении автомобиля касательная сила тяги используется для преодоления различных сопротивлений, т.е. уравнение тягового баланса имеет вид: Pк = Pf+Pi + Pw, (4)

где Pf, Pi, Pw - силы сопротивления соответственно качению, дороги и воздуха.

При переходных режимах (ускорение, замедление) возникает составляющая от сил инерции: Pj= ±madva /dt, (5)

где ma - полная масса автомобиля; ± dva /dt - ускорение (замедление) автомобиля.

Тогда уравнение тягового баланса принимает вид:

Pк = Pf+Pi + Pw + Pj. (6)

Последняя составляющая в определенных условиях оказывает большое влияние на динамику и работу отдельных частей трансмиссии машины.

Одна из характеристик трансмиссии — передаточное число, равное отношению числа зубьев z2 ведомого зубчатого колеса к числу зубьев z1 ведущего зубчатого колеса: i=z2 /z1. Передаточное число всей трансмиссии (механической) равно произведению передаточных чисел всех ее механизмов:

iпр = iк.п. iр.к iг.п iкон, (7)

где iк.п., iр.к, iг.п, iкон - передаточные числа соответственно коробки передач, раздаточной коробки, главной передачи и бортового редуктора (если он предусмотрен в конструкции).

Передаточные числа каждого из механизмов рассчитывают по соответствующей методике.

Коэффициент полезного действия определяют как отношение мощности N2 на выходе из механизма к мощности N1 на входе в механизм:

ηм = N2/N1. (8)

КПД механической трансмиссии оценивает потери энергии от трения в зацеплении зубчатых колес, в подшипниках и сальниках, а также от разбрызгивания масла в корпусах механизмов. Его значение зависит от типа и числа пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении, типа и конструкции подшипниковых опор и сальниковых уплотнений, сорта, количества и температуры трансмиссионного масла, частоты вращения валов. КПД механической трансмиссии определяют по формуле

(9)

где , - КПД, оценивающие потери энергии в зацеплении соответственно цилиндрической и конической пары шестерен; nц, nк - число пар соответственно цилиндрических и конических зубчатых колес в зацеплении; ξ - коэффициент, учитывающий потери передаваемой энергии на холостом ходу.

КПД механической трансмиссии, нагретой до температуры 40...60 °С, и при полной нагрузке для разных типов приводов находится в пределе 0,87...0,93, т. е. от 7 до 17 % передаваемой через трансмиссию энергии расходуется на трение в ее деталях и перебалтывание масла. Детали и масло нагреваются, а теплота рассеивается в атмосферу.

Двигатели внутреннего сгорания как бензиновые, так и дизели по своим характеристикам не могут реализовать весь диапазон эксплуатационных нагрузок при высоких эффективных показателях мощности Ne и удельного расхода топлива ge. Поэтому в трансмиссию вводят передачи, у которых передаточные числа можно менять (в коробке передач, раздаточной коробке или дополнительном редукторе) в зависимости от режима работы автомобиля и условий эксплуатации, обеспечивая работу двигателя на режимах, близких к оптимальным. Работа бесступенчатых автоматических трансмиссий заключается в том, что передаточные числа в них изменяются в зависимости от нагрузки на ведущих колесах автомобиля и бесступенчато. При увеличении, например, нагрузки автоматически увеличивается ведущий момент, но уменьшается скорость автомобиля. В этом случае двигатель может работать в установившемся номинальном или близком к нему режиме, значительно облегчается работа водителя, увеличивается производительность машины, улучшаются экономические показатели двигателя и автомобиля. Подобными показателями обладают гидротрансформаторы и электрические трансмиссии. Гидрообъемные и электромеханические трансмиссии для обеспечения автоматичности и бесступенчатого изменения ведущего момента при изменении внешней нагрузки требуют специальной регулирующей аппаратуры.

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:1858

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.