4.1.3. Визначення мінімально необхідного числа ступенів коробки передач

Мінімально необхідне число ступенів у коробці передач можна знайти із залежності:

,

де, n_М = – частота обертання колінчастого валу двигуна за максимального крутного моменту.

Отримане значення необхідно заокруглити до більшого цілого числа. Остаточний вибір числа ступенів коробки і її передатних чисел, а також передатних чисел інших агрегатів трансмісії здійснюється з врахуванням можливості використання агрегатів типових машин і коробки передач, яка комплектується, з вибраним двигуном. Кількість ступенів коробки передач може бути більшою за розрахункову. Це покращить тягово-експлуатаційні властивості трактора і його швидкісні якості.

Сьогодні спостерігається тенденція щодо збільшення числа ступенів коробок передач сучасних тракторів. Кількість ступенів тракторних коробок передач приймають 5, 8, 12 або навіть 16.

4.1.4. Визначення передатних чисел коробки передач, головної передачі, колісного або бортового редуктора та планетарної передачі

Передатне число головної передачі U_o та інших агрегатів силової передачі гусеничної машини приймають за аналогією з відповідними існуючими машинами з врахуванням діапазону передач і можливості уніфікації. Щоб значення передавальних чисел коробки передач знаходилось у допустимих межах, слід передавальні числа інших агрегатів гусеничної машини вибирати згідно з такими рекомендаціями: U_o = 2,5…5,5.

Потрібне передатне число коробки передач на першій передачі визначається за формулою

,

де, U_Tm._max = – максимальне передатне число трансмісії; U_o = – передатне число головної передачі; u_кр – передатне число колісного редуктора; U_nn = 3 – передатне число планетарної передачі.

Передатні числа коробки передач на проміжних передачах визначаються за формулою:

,

де, g – знаменник геометричної прогресії; і – номер передачі коробки передач.

З попередньої формули знаходимо знаменник геометричної прогресії:

.

Отримаємо:

;

;

;

;

.

4.2. Розрахунок та вибір параметрів трансмісії автомобіля

Максимальне значення загального передатного числа трансмісії автомобіля (на 1 передачі коробки і нижчій передачі роздавальної коробки) визначають, виходячи із необхідності дотримання наступних умов:

- необхідності подолання навантаженим автомобілем максимального для заданих умов експлуатації дорожнього опору;

- можливості реалізації максимального тягового зусилля за умовою зчеплення ведучих коліс з дорогою;

- можливості руху автомобіля з мінімальною стійкою швидкістю, яка обумовлена технічними вимогами.

4.2.1. Розрахунок передатного числа нижчої (першої) передачі

Виходячи з першої умови, максимальне передатне число (тобто на першій передачі коробки передач) розраховують за формулою:

,

де ψ_тах – найбільший сумарний опір дороги, який повинен долати навантажений автомобіль (для автомобілів-тягачів нормальної прохідності ψ_тах = 0,18...0,25; для тягачів підвищеної прохідності ψ_тах = 0,30...0,45); G_a – повна вага автомобіля з вантажем, кН; r – радіус ведучих коліс, м; М_еmах – максимальний крутний момент двигуна, Нм, η_мп – коефіцієнт корисної дії трансмісії.

За умовою повного використання зчіпних можливостей автомобіля тягача:

,

де φ – коефіцієнт зчеплення коліс з опорною поверхнею на сухому шосе (для тягачів нормальної прохідності φ = 0,6...0,8; для тягачів підвищеної прохідності φ = 0,7...0,9); G_f – зчіпна вага навантаженого автомобіля, кН; М_еmах – максимальний крутний момент двигуна, Нм; η_Та – коефіцієнт корисної дії трансмісії.

За умовою забезпечення мінімальної стійкої швидкості руху, максимальне передатне число трансмісії дорівнює:

,

де n_min – найменша стійка частота обертання колінчастого валу двигуна, об/хв; v_min – мінімальна стійка швидкість руху автомобіля, яка забезпечує можливість маневрування.

Для автомобілів нормальної прохідності υ_min приймається 4...5 км/год, а для автомобілів підвищеної прохідності v_min = 2...3 км/год [8].

Значення n_min дещо менше частоти n_m, що відповідає максимальному крутному моменту М_{е max}, тобто

.

Для остаточного визначення U_{Ta max} вибирають з перших двох умов менше значення U^o_{Ta max}, порівнюють його з U′′′_{Ta max} і приймають більше з них, тобто:

.

4.2.2. Розрахунок мінімального передатного числа трансмісії (на вищій передачі)

Мінімальне передатне число трансмісії розраховується за умовою забезпечення максимальної швидкості руху автомобіля:

,

де n_N – частота обертання вала двигуна, що відповідає його максимальній потужності, об/хв; v_max – максимальна швидкість руху автомобіля, км/год.

4.2.3. Розрахунок мінімальної необхідної кількості ступенів коробки передач

Мінімально необхідна кількість ступенів коробки передач, враховуючи наявність роздавальної коробки (якщо вона є) визначається за формулою:

,

де n_М = 1500 – частота обертання колінчастого валу двигуна, що відповідає максимальному крутному моменту, об/хв.

Отримане значення слід заокруглити до більшого цілого числа. Кількість ступенів коробки передач в сучасних вантажних автомобілів може бути 5, а за наявності ділильника або демультиплікатора – 8 або 10. Виходячи з цього, доцільно приймати коробки передач з числом ступенів 5, 8 або 10.

В трансмісіях автомобілів підвищеної прохідності (а інколи і у автомобілів з колісною формулою 6×4 та 4×2) встановлюють роздавальні (додаткові) коробки, які мають, як правило, два ступені.

Слід також вирішити необхідність встановлення в трансмісії роздавальної коробки. Якщо є необхідність застосування роздавальної коробки, то слід позначити кількість ступенів роздавальної коробки т_р._к. Доцільно приймати т_р._к = 2 і задати значення передатних чисел U_p1 і U_P2 і (бажано їх уніфікувати з існуючими роздавальними коробками). Тоді процес остаточного вибору кількості ступенів коробки передач можна формалізувати таким чином:

.

4.2.4. Розрахунок передатного числа головної передачі

Необхідне передатне число головної передачі визначається за формулою:

,

де u_км = 6,55 – прийняте передатне число коробки передач на вищій передачі; U_р2 = 1,92 – передатне число роздавальної коробки на вищій передачі.

Передатне число U_кn необхідно задати. Для сучасних коробок передач передатне число на вищій передачі рівне 1,0 (пряма передача) або дещо менше – 0,65...0,85 (підвищена передача). Тому, вибираючи U_кn, необхідно вирішити, який тип коробки передач буде застосовано на даному автомобілі.

У вантажних автомобілів головні передачі виготовляють з передатними числами 4,5...9,0. У випадку U_о = 4,5...6,7 застосовують одинарну передачу, а за U_о = 6,5...9,0 встановлюється подвійна головна передача.

4.2.5. Розрахунок необхідного передатного числа коробки передач на нижчій (першій) передачі

Необхідне передаточне число коробки передач на 1 передачі розраховується за формулою:

,

де U_р1 – передатне число роздавальної коробки на першій (нижчій) передачі.

4.2.6. Визначення передатних чисел проміжних ступіней коробки передач

Передатні числа проміжних передач коробки розраховуються за законом геометричної прогресії

,

Звідси:

;

;

,

де g – знаменник геометричної прогресії; і – номер передачі коробки передач.

З формули (4.11) знаходимо знаменник геометричної прогресії:

.

Отримані значення передатних чисел агрегатів трансмісії повинні бути відкориговані після уважного аналізу. Однак, в будь-якому випадку, значення мінімального передатного числа повинно залишатися незмінним, оскільки воно визначає максимальну швидкість руху автомобіля.