Анализ особенностей типов привода

Преимуществами блокированного (рис. 1 б, в) привода явля­ются простота и так называемая автоматичность перераспределения крутящего момента. Последнее на автомобилях с блокированным приводом проявляется при попадании одного из колес какого-либо ведущего моста на скользкий участок дороги. Колесо в этом случае лишается возможности реализовывать большой крутящий момент и создавать значительную силу тяги. Из-за наличия межколесного дифференциала большой крутящий момент не сможет реализовать и другое колесо этого моста и весь мост в целом. Однако при блокированном приводе (т.е. при принудительной жесткой меха­нической связи всех ведущих мостов) момент, передаваемый другому мосту, автоматически увеличится, если этот мост по условиям сцеп­ления колес с дорогой сможет его реализовать. Увеличение крутящего момента при этом будет равно уменьшению его на колесах моста, находящегося на скользком участке дороги.

Автоматическое перераспределение крутящих моментов обеспе­чивает максимально возможную проходимость автомобиля в случае попадания на участок дороги с малым коэффициентом сцепления хотя бы одного из ведущих мостов. Однако при движении автомобиля с заблокированными межколесным или межосевым дифференциа­лами на дороге с высоким коэффициентом сцепления, практически

Рис. 1. Конструктивные схемы раздаточных коробок

неизбежное кинематическое рассогласование между жестко связан­ными между собой ведущими колесами, вынужденными проходить разные пути при вращении с одинаковыми угловыми скоростями, приводит к возникновению силовой неуравновешенности в приводе. Рассмотрим это явление на примере блокированного привода колес ведущих мостов.

Все возможные виды кинематических рассогласований можно с известной долей условности разделить на две основные категории:

1. Кинематическое рассогласование, вызванное неодинаковыми начальными радиусами колес.

2. Кинематическое рассогласование, вызванное разными рас­стояниями, проходимыми колесами переднего и заднего ведущих мостов.

Первый вид рассогласования может быть вызван следующими основными причинами:

• погрешности при изготовлении шин;

• разное давление воздуха в шинах;

• разная степень износа шин.

Все перечисленные причины возможного кинематического рас­согласования носят случайный характер, и его возможная величина может быть оценена только статистически.

Второй вид рассогласования появляется обязательно при дви­жении автомобиля на повороте. Величину кинематического рас­согласования в этом случае можно определить как разницу радиусов колес ведущих мостов, потребную для их качения без скольжения и буксования.

На колесах ведущих мостов при движении с кинематическим рассогласованием, например на повороте, при заблокированном межосевом дифференциале возникают разные по величине, а при определенном значении кинематического рассогласования и по зна­ку касательные реакции. При этом в контуре, образованном дорогой, передними ведущими колесами, приводными валами колес, кор­пусами дифференциалов, карданными валами, валами и шестернями раздаточной коробки и задними ведущими колесами, циркулирует мощность, по величине значительно превышающая мощность, не­обходимую для преодоления внешнего сопротивления движению автомобиля.

Появление отрицательного момента на одном из ведущих мостов многоприводного автомобиля также весьма нежелательно, так как этот мост превращается из ведущего в тормозящий, что существенно увеличивает нагрузку (крутящий момент), действующую на другой мост. Циркулирующая мощность увеличивает нагрузки в трансмис­сии, потери энергии, затрачиваемой на движение автомобиля, из-носы деталей трансмиссии и шин, а также расход топлива. Поэтому в раздаточных коробках с блокированным приводом предусматри­вают наличие механизмов отключения ведущих мостов трансмиссии (в основном передних) при движении по твердым сухим дорогам.

Раздаточные коробки, обеспечивающие блокированный привод ведущих мостов, долгое время доминировали в автостроении, что казалось вполне оправданным, поскольку на хорошей дороге ав­томобиль уверенно перемещается и с одним ведущим мостом, а на плохой дороге, в случае применения дифференциального привода, дифференциал все равно приходится блокировать для обеспечения должной проходимости. Таким образом, межосевой дифференциал оказывался лишним. Однако в дальнейшем было установлено, что при наличии переднего ведущего моста с дифференциальным при­водом на хорошей дороге выгоднее двигаться со всеми постоянно включенными ведущими мостами.

Одной из причин этого является то, что при работе автомо­бильного колеса в ведущем режиме, кроме «силовых» потерь при качении, вызванных гистерезисными потерями в шине в связи с ее постоянной радиальной деформацией, имеют место так назы­ваемые скоростные потери, связанные с тангенциальной деформа­цией беговой дорожки шины при передаче крутящего момента, которая приводит к уменьшению кинематического радиуса колеса (радиуса качения). Таким образом, скоростные потери в шине ве­дущего колеса представляют собой уменьшение скорости автомобиля при заданной частоте вращения колеса, вызванное уменьшением его радиуса качения из-за тангенциальной деформации беговой дорожки шины при передаче колесом тяговой силы.

Поскольку мощность представляет собой произведение силы на скорость, то мощность, потерянная из-за скоростных потерь, представляет собой произведение потерянной скорости на силу тяги колеса.

Таким образом, мощность скоростных потерь пропорциональна квадрату развиваемой колесом тяговой силы. Следовательно, чем больше колес развивают суммарную силу тяги автомобиля, тем меньше суммарные скоростные потери у ведущих колес автомобиля. Например, у двухосного автомобиля с равным распределением на­грузки по мостам при движении с одним ведущим мостом скоростные потери будут вдвое больше, чем при движении с двумя ведущими мостами с дифференциальным приводом мостов. К тому же пол­ноприводный автомобиль с дифференциальным приводом мостов имеет лучшие показатели по управляемости и устойчивости. Все это привело к тому, что в последних конструкциях полноприводных автомобилей чаще применяется дифференциальный привод мостов. Однако и при дифференциальном приводе мостов обязательно предусматривается возможность блокировки межосевого дифферен­циала для повышения проходимости в тяжелых дорожных условиях. Таким образом, и при дифференциальном приводе, и при вклю­чаемом приводе дополнительных ведущих мостов возможно дви­жение с блокированным приводом мостов.

Циркуляция мощности ведет, как уже отмечалось, к повышенным потерям и дополнительному износу элементов привода, поэтому

конструкторы часто для исключения возможности появления этого режима принимают меры по автоматическому включению и вы­ключению дополнительного ведущего моста или по автоматической блокировке и разблокировке межосевого дифференциала.

Автоматическое включение переднего ведущего моста может быть осуществлено с помощью муфты свободного хода (МСХ). МСХ устанавливается обычно в приводе переднего моста (рис. 1 е). Ре­дуктор главной передачи переднего моста в этом случае имеет не­сколько большее в сравнении с редуктором главной передачи заднего моста передаточное отношение. При движении по хорошей дороге, когда колеса заднего ведущего моста катятся без пробуксовывания, ведущая часть муфты свободного хода опережает ведомую и не передает крутящий момент на передний мост. Его колеса катятся в ведомом режиме. Если колеса заднего моста начинают пробук­совывать при попадании на дорожную поверхность с низким ко­эффициентом сцепления, ведущая часть МСХ догоняет ведомую, муфта замыкается и передний мост автоматически включается в работу. Следует отметить, что при правильно выбранном соотно­шении передаточных чисел редукторов мостов включение переднего моста в работу произойдет при той величине пробуксовывания колес заднего моста, при которой они развивают максимальную силу тяги, что обеспечивает максимальное повышение проходи­мости.

Однако такая конструктивная схема имеет ряд недостатков:

- при крутом повороте, когда передние колеса, катящиеся по большему радиусу, вынуждены вращаться заметно быстрее задних, включение их в работу возможно только при существенном бук­совании задних колес, которое обычно сопровождается срывом верх­него слоя грунта и уменьшением при этом коэффициента сцепления;

- при движении задним ходом муфта свободного хода замы­кается, так как привод передних колес имеет большее передаточное число, и они, вращаясь с меньшей скоростью по сравнению с задними, работают в тормозном режиме. Это особенно опасно при движении по мягким и скользким дорогам, так как заметно снижает проходимость автомобиля;

—при движении по мягким грунтам к передним колесам же­лательно подводить большую мощность, затрачиваемую ими на де­формацию грунта и образование колеи. Однако при использовании привода с МСХ дело обстоит как раз наоборот - передние колеса включаются тогда, когда задние уже начинают буксовать;

- уменьшается возможность преодоления автомобилем единич­ных высоких препятствий, так как к ним передние колеса подходят в ведомом режиме. В ведущем режиме колеса автомобиля могут преодолеть значительно более высокие препятствия.

Вместо МСХ в приводе переднего моста может быть установлена вязкостная муфта. Вязкостную муфту можно применять и в качестве муфты блокировки межосевого дифференциала.

Поиск по сайту: