Коробка передач. Раздаточная коробка

К коробке передач предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:

- оптимальные тягово-скоростные свойства и топливную экономичность;

- бесшумность при работе и переключении передач;

- лёгкость и удобство управления;

- высокий КПД;

- возможность отбора мощности для привода дополнительного оборудования.

Число передач в коробках скоростей составляет 4…5 для легковых автомобилей и автобусов малой вместимости, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъёмности и 6…16 для грузовых автомобилей большой грузоподъёмности и высокой проходимости.

У автомобилей – тягачей, работающих с прицепами и полуприцепами, используются многоступенчатые коробки передач число которых может составлять 8…24. Увеличение числа передач достигается установкой совместно с основной коробкой передач дополнительной, обычно двухступенчатой (делителя, демультипликатора). В этом случае общее число передач равно произведению числа передач основной коробки на число передач дополнительной коробки.

Коробки с наибольшим числом передач используются на грузовых автомобилях с дизелями, имеющими меньший коэффициент приспосабливаемости (к_м =1,15), чем бензиновые двигатели (к_м =1.3).

Увеличение числа передач с одной стороны повышает степень использования мощности двигателя, топливную экономичность, среднюю скорость движения, производительность автомобиля, а с другой – усложняется конструкция коробки передач, увеличивается её масса. Размеры, стоимость и затрудняется управление автомобилем. Кроме того. С увеличением числа передач возрастает время разрыва потока мощности от двигателя к ведущим колёсам, что приводит к ухудшению тягово-скоростных свойств и топливной экономичности. Поэтому максимальное число передач не превышает 5 для легковых и 16 для грузовых автомобилей.

Увеличение числа передач в коробке передач приводит к возрастанию средней скорости движения автомобиля. Диапазон передаточных чисел представляет собой отношение передаточного числа u_к.н. низшей передачи коробки передач к передаточному числу u_к.в. высшей передачи:

Д = u_к.н./ u_к.в.

Чем меньше удельная мощность двигателя автомобиля, тем больше должен быть диапазон передаточных чисел коробки передач автомобиля.

Плотность ряда передаточных чисел коробки передач определяется соотношением передаточных чисел промежуточных передач. При этом отношение передаточных чисел соседних передач должно изменяться по геометрической прогрессии. Высокая плотность ряда передаточных чисел коробки передач кроме повышения тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля создаёт более благоприятные условия работы синхронизатора.

Ступенчатая коробка передач представляет собой шестерённый механизм, в котором изменение передаточного числа происходит ступенчато.

На автомобилях применяют различные типы ступенчатых коробок передач.

Двухвальные коробки передач применяются на переднеприводных легковых автомобилях малого класса и заднеприводных легковых автомобилей с задним расположением двигателя. Число передач таких коробок составляет 4…5. высшая передача в двухвальных коробках часто бывает повышающей, а большинство передач синхронизировано.

Трёхвальные коробки передач устанавливаются в заднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя, на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности и на автобусах.Число передач в таких коробках – не менее 4 для легковых автомобилей и грузовых малой подъёмности и 4…6 для грузовых автомобилей средней грузоподъёмности.

Многовальные коробки передач применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъёмности с целью увеличения числа передач. Чем больше число передач, тем лучше используется мощность двигателя и выше тягово – скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля. Однако при этом затрудняется выбор передачи, усложняется конструкция коробки передач. В многовальных коробках передач число передач может быть от8 до 24. Поэтому многовальные коробки передач получили большое распространение на автомобилях-тягачах, работающих с прицепами и полуприцепами.

Основным недостатком при использовании механических ступенчатых коробок является то, что водителю для переключения передач постоянно приходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг переключения передач. Для устранения таких неудобств и для облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах широкое применение получают гидромеханические коробки передач. Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач. При гидромеханической коробке передач управление движением автомобиля осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.

При расчёте коробки передач выполняется следующее:

- определение момента трения синхронизатора М_тр, необходимого для выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей;

- определение работы трения (буксования) L_c синхронизатора, удельной работы трения L_уд, и температуры t синхронизатора при буксовании;

- расч1т деталей коробки на прочность.

Выравнивание угловых скоростей соединяемых деталей происходит за счёт трения, создаваемого на конических поверхностях блокирующего кольца синхронизатора и шестерни включаемой передачи, свободно вращающейся на вторичном валу коробки передач:

М_тр= _.,

где J – момент инерции соответствующий вращающимся деталям вместе с шестерней включаемой передачи (ведомый диск сцепления, первичный и промежуточный валы коробки передач, шестерни промежуточного вала и находящиеся с ними в постоянном зацеплении шестерни вторичного вала, свободно установленные на нём);

ω₁=ω_e/u_k+1 – угловая скорость включаемой шестерни более высокой передачи;

ω₂=ω_е/u_k – угловая скорость вторичного вала до переключения передачи;

t – время синхронизации (выравнивания) угловых скоростей ω₁ и ω₂.

Синхронизатор оценивают по удельной работе трения, т.е. по работе буксования, отнесённой к площади трения F конусной поверхности синхронизатора:

L_уд= .

Для синхронизированных высших передач коробки работа трения не должна превышать 0,2 МДж/м², а для низших передач – 0,3…0,5 МДж/м².

Температура нагрева деталей синхронизатора определяется за одно его включение: t= ,

где γ=0,5 – коэффициентперераспределения теплоты;

m – масса синхронизатора;

с – теплоёмкость материала.

За одно включение синхронизатора нагрев его деталей не должен превышать 15…30 ⁰С.

Раздаточной коробкой передач называется дополнительная коробка передач, распределяющая крутящий момент двигателя между ведущими мостами автомобиля.

Раздаточная коробка служит для увеличения тяговой силы на ведущих колёсах и повышения проходимости автомобиля.

В зависимости от назначения автомобилей на них применяются раздаточные коробки различных типов.

Раздаточные коробки с соосными валами привода ведущих мостов имеют широкое применение, так как они позволяют использовать для переднего и заднего ведущих мостов одну и ту же главную передачу. Однако в этом случае ведущая шестерня главной передачи переднего моста, имея левое направление спирали зубьев, будет работать на ввинчивание и может произойти заклинивание главной передачи переднего ведущего моста.

Раздаточные коробки с несоосными ведомыми валами более компактны, менее металлоёмки, более бесшумны и имеют более высокий КПД.

Раздаточные коробки с блокированным приводом ведущих мостов позволяют использовать полную по условиям сцепления ведущих колёс с дорогой тяговую силу без их пробуксовки. Однако при движении автомобиля на повороте или на неровной дороге при блокированном приводе неизбежно проскальзывание колёс, так как передние колёса проходят больший путь, чем задние. Для устранения отрицательных явлений передний мост отключают при движении по дорогам с твёрдым покрытием и включают только на тяжёлых участках дороги.

Раздаточные коробки с дифференциальным приводом ведущих мостов исключают возникновение перечисленных отрицательных явлений. Применяемый в этих коробках межосевой дифференциал позволяет приводным валам ведущих мостов вращаться с разными скоростями и распределять крутящий момент двигателя между мостами в соответствии воспринимаемыми ими вертикальными нагрузками. Если нагрузки одинаковы по величине, то используют симметричный дифференциал, а если неодинаковы, то несимметричный.

Наибольшее распространение на автомобилях повышенной проходимости получили двухступенчатые раздаточные коробки.

К раздаточной коробке предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:

- распределение крутящего момента между ведущими мостами автомобиля пропорционально приходящимся на мосты вертикальным нагрузкам;

- увеличение тяговой силы на ведущих колёсах, необходимое для преодоления повышенных сопротивлений при движении автомобиля по плохим дорогам, бездорожью и на крутых подъёмах;

- отсутствие циркуляции мощности в трансмиссии автомобиля;

- возможность движения автомобиля с минимальной устойчивой скоростью (2,5…5,0 км/ч) при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента.

При расчёте сил, действующих на зубья шестерён, необходимо учитывать передаточное число низшей передачи раздаточной коробки. При этом должны быть известны максимальные крутящие моменты на ведомых валах раздаточной коробки. Эти моменты определяются исходя из условий сцепления колёс автомобиля с дорогой.

Расчётный крутящий момент на ведомом валу равен

М_в= ,

где φ_х =0,8 – коэффициент сцепления;

G_в – нагрузка на колёса ведущего моста;

r_k – радиус колеса;

u_г – передаточное число главной передачи.

Расчётный крутящий момент на ведущем валу раздаточной коробки определяется из уравнения мощности, подводимой к раздаточной коробке:

М_вω_в=М₁ω₁+М₂ω₂,

где М₁ и М₂ – максимальные крутящие моменты на ведомых валах привода переднего и заднего ведущих мостов;

ω₁,ω₂ – угловые скорости ведомых валов;

ω_в – угловая скорость ведущего вала.

Из последнего выражения находим

М_в=М₁ u₁+ М₂ u₂,

где u_1, u₂ – передаточные числа между ведомыми валами переднего и заднего мостов и ведущим валом раздаточной коробки.

Время работы раздаточной коробки на высшей передаче составляет 85…90 %, а на низшей передаче – 10…15 % общего времени её работы.

Поиск по сайту: