Выбор числа ступеней коробки передач
Число ступеней коробки передач зависит от типа, удельной мощности и предполагаемых условий эксплуатации АТС. Число ступеней основной коробки передач обычно не превышает шести. Если необходимо иметь большее число ступеней, то применяют сочетание четырех– или пятиступенчатой основной коробки передач с делителем или дополнительной коробкой.
Коробки передач легковых автомобилей чаще всего имеют четыре или пять ступеней, грузовых автомобилей – 5…22 ступеней (в зависимости от диапазона d трансмиссии)1. Для автомобилей – тягачей и полноприводных АТС распространены пяти- шестиступенчатые коробки передач, в сочетании с двух- трехступенчатой дополнительной коробкой.
Для автомобилей грузоподъемностью 3…10 т наиболее употребимы пяти- и шестиступенчатые, а для автомобилей с большой грузоподъемностью – многоступенчатые (8…20 ступеней) или четырех- пятиступенчатые коробки передач в сочетании с двух– или трехступенчатой дополнительной коробкой.
На автомобилях-тягачах иногда устанавливают так же четырех- или пятиступенчатые коробки передач в сочетании с духступенчатой главной передачей.
Определение передаточных чисел промежуточных передач коробки передач
Передаточные числа промежуточных передач выбирают из условия обеспечения оптимальных показателей как тягово-скоростных, так и топливо-экономических свойств. Существуют различные методики выбора – одни предусматривают получение наилучших разгоночных свойств, другие – оптимальной топливной экономичности, третьи – наибольшей средней скорости в некоторых заданных условиях движения.
Разработаны комплексные методы подбора передаточных чисел промежуточных передач, при которых с помощью ЭВМ рассчитывают среднюю скорость движения и расходы топлива в типичных для данного автомобиля условиях эксплуатации при различных вариантах распределения передаточных чисел в коробке передач. Выбирают тот вариант, который обеспечивает наименьшие затраты на перевозку единицы массы груза.
Предлагаемый для расчета метод позволяет определить передаточные числа промежуточных передач из условий:
обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля;
возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.
Для выполнения этих условий необходимо, чтобы передаточные числа располагались по закону геометрической прогрессии, т.е. когда передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножением на постоянный множитель. Согласно вышеизложенного:
,
(16)
где
– расчетное число ступеней коробки
передач и, следовательно, номер расчетной
высшей передачи;
– номер
произвольной промежуточной передачи.
Если в коробе передач n-я передача прямая, то передаточные числа m-х промежуточных до этой передачи определяются по формуле:
.
(17)
Теоретически выбранные передаточные числа затем корректируются при компоновке и проектировании коробки передач.
Определение передаточных чисел дополнительной коробки
Выбор передаточных чисел дополнительной коробки связан с ее назначением и типом.
Демультипликаторы применяют в трансмиссии многоосных автомобилей (трехосных и четырехосных) с неведущими передними мостами обычно, когда автомобили такого типа изготавливают на базе агрегатов серийного двухосного. Нагрузка, приходящаяся на ведущие колеса многоосного автомобиля, как правило, больше чем у серийного двухосного, а по условиям работы требуется большее число передач в трансмиссии, чем может обеспечить коробка передач серийного автомобиля.
Передаточное число низшей передачи демультипликатора определяется, так как и у коробок передач, т.е. из условий:
- преодоления АТС максимального подъема:
,
(18)
где
–
максимальный суммарный коэффициент
дорожного сопротивления, преодолеваемый
трехосным АТС с передним неведущим
мостом при включенной низшей передаче
в демультипликаторе и первой передаче
в коробке передач. Согласно рекомендаций
[1] принимают в расчетах
;
- полного использования сцепного веса:
,
(19)
- обеспечения минимально устойчивой скорости движения :
,
(20)
где
– скорость, соответствующая минимальной
частоте
при полной подаче топлива, принимаемая
в расчетах, согласно рекомендаций [1];
.
Если передаточное
число, определенное по формуле (20) больше
найденных по формулам (19) и (18), оно
принимается в качестве расчетного
передаточного числа низшей передачи
демультипликатора.
Раздаточные коробки применяют в трансмиссиях полноприводных автомобилей. Если в трансмиссии такого автомобиля использованы агрегаты стандартного базового автомобиля, то раздаточную коробку объединяют с демультипликатором, чаще всего двухступенчатым.
В раздаточных коробках полноприводных АТС повышенной проходимости передаточное число низшей передачи определяется, так же как и коробок передач, т.е. из условий:
преодоления АТС максимального подъема:
,
(21)
где
– максимальный суммарный коэффициент
дорожного сопротивления, преодолеваемый
полноприводным АТС при включенной
низшей передаче в раздаточной коробке
и первой передаче в коробке передач.
Коэффициент
выбирают таким образом, чтобы при
включении этой передачи и первой в
коробке передач АТС могло на дороге с
высоким коэффициентом сцепления
преодолевать подъем
т.е.
;
полного использования сцепного веса:
,
(22)
обеспечения минимально устойчивой скорости движения , определенной заданием на проектирование:
.
(23)
В качестве
расчетного передаточного числа
низшей передачи раздаточной коробки
передач принимаем большее из значений,
полученных расчетом по формулам (21),
(22), (23).
1.3.5 Построение графика силового (тягового) баланса АТС
Уравнение силового (тягового) баланса имеет вид:
,
(24)
где
– тяговая сила на ведущих колесах АТС,
Н;
– сила суммарного
сопротивления дороги, Н;
– сила сопротивления
воздушной среды, Н;
– сила сопротивления
разгону (приведенная сила инерции), Н.
Основой построения графика силового баланса является внешняя скоростная характеристика двигателя.
Для облегчения построения графика силового баланса, упрощения и наглядности расчетов необходимо составить расчетную таблицу согласно представленной формы (таблица 1.3) – для расчетных данных АТС с двигателем без ограничителя или (таблица 1.4) – для расчетных данных АТС с двигателем с ограничителем.
Таблица 1.3 Расчетные данные ТСС АТС (с ДВС без ограничителя)
nе |
мин-1 |
nmin |
... |
... |
|
nV |
|
Mk |
Н·м |
|
|
... |
|
|
|
Ne |
кВт |
|
|
... |
|
|
|
|
Va |
|
|
|
... |
|
|
PT |
Н |
|
|
... |
|
|
|
Pв |
Н |
|
|
... |
|
|
|
PT-Pв |
Н |
|
|
... |
|
|
|
|
D |
– |
|
|
... |
|
|
|
– |
|
|
... |
|
|
|
ja |
|
|
|
... |
|
|
|
1/ja |
|
|
|
... |
|
|
|
*
Таблица 1.4 Расчетные данные ТСС АТС (с ДВС с ограничителем)
nе |
мин-1 |
nmin |
... |
... |
nогр |
nV |
|
Mk |
Н·м |
|
|
... |
|
|
|
Ne |
кВт |
|
|
... |
|
|
|
|
Va |
|
|
|
... |
|
|
PT |
Н |
|
|
... |
|
|
|
Pв |
Н |
|
|
... |
|
|
|
PT-Pв |
Н |
|
|
... |
|
|
|
|
D |
– |
|
|
... |
|
|
|
– |
|
|
... |
|
|
|
ja |
|
|
|
... |
|
|
|
1/ja |
|
|
|
... |
|
|
|
*
Приведенные формы таблиц соответствуют для записи расчетных величин ТСС АТС только на одной передаче. Поэтому при построении таблицы 1.3 или таблицы 1.4, та часть таблицы, горизонтальная часть которой выделена фигурной скобой со знаком *, должна быть построена n-ое число раз, равное числу передач в основной коробке передач. В случае если есть особые указания на построение ТСС при понижающих передачах в дополнительной коробке передач, то число дополнительных граф в таблице с символом * увеличивается в число раз, равное числу передач в дополнительной коробке.
В горизонтальные
графы таблиц 1.3 и 1.4, обозначенные
символами
,
,
,
необходимые значения
,
,
переносятся соответственно из таблиц
1.1 или 1.2.
Построение
графической зависимости
Сила
тяги
на ведущих колесах АТС определяется
из выражения:
(25)
Она рассчитывается для каждой передачи и каждого принятого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя и соответствующего ей значения крутящего момента.
Для
упрощения расчетов тяговой силы
рекомендуется для каждой передачи
выделять постоянные величины расчетной
формулы (25) в общий коэффициент
.
Например, для m-ой передачи:
(26)
где
.
Скорость АТС определяется для каждой передачи и каждого принятого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя из выражения:
(27)
С целью упрощения расчетов скорости АТС рекомендуется выделить в расчетной формуле (27) общий коэффициент А для каждой передачи. Например, для m-ой передачи:
(28)
где
В пояснительной записке должны быть приведены значения коэффициентов А и В для всех передач коробки передач.
Результаты
расчета тяговой силы
заносим в соответствующие графы таблиц
1.3 или 1.4. По данным таблицы строим кривые
зависимости
для каждой передачи коробки передач в
трансмиссии АТС. Графики силового
баланса представлены на рисунках 1.5 и
1.6.
Построение
графической зависимости
