4.2 Расчет расхода топлива

Удельный расход топлива определяется выражением:

, , (4.8)

где g_eN - удельный расход топлива при максимальной мощности, г/(кВт·ч), принимаемый на 5…10% больше минимального удельного расхода. Принимаем 260 г/кВтч

К_И - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности, определяемый по формуле:

; (4.9)

К_Е - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования угловой скорости коленчатого вала двигателя, определяемый по формуле:

. (4.10)

Для соответствующих значений степени использования мощности и степени использования угловой скорости коленчатого вала двигателя находим значение коэффициентов:

;

,

а также соответствующий удельный расход топлива:

.

Остальные значения удельного расхода топлива находим аналогично и результаты вычислений приведены в приложении А.

По выражению (4.1) рассчитываем путевой расход топлива:

.

Остальные значения путевого расхода топлива при различных скоростях движения находим аналогично и результаты вычислений приведены в приложении А. Строим топливно-экономическую характеристику автомобиля.

5 Обзор и анализ конструкции коробки переключения передач

Коробка передач - трехходовая, пятиступенчатая (с пятой повышающей передачей), с синхронизаторами на второй-третьей и четвертой-пятой передачах.

Картер 18 коробки передач крепится к картеру 4 сцепления, и, таким образом, двигатель, сцепление и коробка передач составляют единый силовой агрегат.

Ведущий вал 2 установлен на двух подшипниках: впереди - в расточке торца коленчатого вала двигателя и сзади - в передней стенке картера коробки передач и крышке 3 подшипника.

На переднем конце первичного вала нарезаны шлицы для установки ведомых дисков сцепления. На заднем конце вала нарезан зубчатый венец шестерни постоянного зацепления. Вал зафиксирован от осевого перемещения в подшипнике, который относительно картера закреплен стопорным кольцом, входящим в выточку наружного кольца подшипника, и, кроме того, внутреннее кольцо подшипника поджато гайкой. Внутренняя расточка зубчатого венца первичного вала является передней опорой для вторичного вала 14, установленного в ней на цилиндрическом ролико-подшипнике, задний конец вторичного вала опирается на шарикоподшипник, закрепленный стопорным кольцом в стенке картера и крышке 15. Внутреннее кольцо этого подшипника зажато между буртом вторичного вала и шестерней привода спидометра, поджимаемой фланцем 16 карданного вала. Фланец насажен на шлицы и закреплен на конце вторичного вала гайкой с шайбой.

Вторичный вал является шлицованным валом переменного сечения. На нем установлены последовательно (начиная с переднего конца) cинхронизатор 5 пятой и четвертой передач, шестерня 8 пятой передачи, шестерня 9 третьей передачи, синхронизатор 10 третьей и второй передач, шестерня 11 второй передачи и шестерня 12 первой передачи и заднего хода.

Каретка синхронизатора пятой и четвертой передач насажена на шлицы вала, а третьей и второй передач - на втулку со шлицевой наружной поверхностью, зафиксированную относительно вала шпонками. Шестерни второй, третьей и пятой передач вторичного вала установлены на подшипниках скольжения, выполненных в виде стальных втулок, имеющих специальное покрытие и пропитку. Шестерня первой передачи и заднего хода может перемещаться по шлицованной части вторичного вала. Осевое перемещение остальных шестерен ограничено упорными шайбами и раcпорными втулками. Передний конец промежуточного вала 17 опирается на роликоподшипник, смонтированный в передней стенке картера коробки передач, а задний - на шарикоподшипник, закрепленный стопорным кольцом в стенке картера и крышке. Кроме того, задний конец промежуточного вала притянут к внутреннему кольцу подшипника шайбой и двумя болта­ми, ввернутыми в торец вала.

1 – первичный вал; 2 – крышка подшипника; 3 – манжета первичного вала; 4 – подшипник первичного вала; 5 – кольцо стопорное; 6 – роликовый подшипник вторичного вала; 7 – сапун; 8 – блокирующее кольцо; 9 – муфта включения III–IV передач; 10 – сухарь синхронизатора; 11 – ступица муфты включения III–IV передач; 12 – шестерня III передачи; 13 – игольчатый подшипник; 14 – кольцо стопорное; 15 – полукольцо; 16 – шестерня II передачи; 17 – игольчатый подшипник; 18 – шток переключения; 19 – шестерня I передачи; 20 – вторичный вал; 21 – шестерня заднего хода; 22 – вилка включения V передачи и заднего хода; 23 – ступица муфты включения V передачи и заднего хода; 24 – кольцо стопорное; 25 – болт крепления пластины фиксатора; 26 – шестерня V передачи; 27 – шайба упорная; 28 – подшипник вторичного вала; 29 – защитный уплотнитель; 30 – рычаг переключения; 31 – стопорное кольцо; 32 – шестерня привода датчика спидометра; 33 – корпус рычага переключения; 34 – задний картер; 35 – сталебаббитовая втулка; 36 – манжеты удлинителя заднего картера; 37 – задний подшипник промежуточного вала; 38 – промежуточный вал; 39, 44, 45 – шестерни V, II, III передач промежуточного вала; 40 – болт; 41 – прокладка картера; 42 – пробка сливная; 43 – передний картер; 46 – пробка заливная; 47 – шестерня привода промежуточного вала; 48 – прокладка регулировочная; 49 – передний подшипник промежуточного вала; 50 – ось промежуточной шестерни заднего хода; 51 – промежуточная шестерня заднего хода; 52 – роликовый подшипник шестерни; 53 – болт крепления втулки оси промежуточной шестерни заднего хода.

Рисунок 5.1 – Коробка передач

Промежуточный вал, кроме за­дней шлйцевой части, представляю­щий собой зубчатый венец шестерни первой передачи и заднего хода, имеет гладкую поверхность с рядом пазов под шпонки для фиксации ше­стерен. На промежуточном валу расположены последовательно: ше­стерня 24 постоянного зацепления, шестерня 23 отбора мощности через боковой люк, шестерня пятой 22 и третьей 21 передач, распорная втулка и шестерня 19 второй пере­дачи.

В переднем торце промежуточно­го вала сделан паз для привода ва­лика масляного насоса 25.

В приливах картера коробки передач установлена дополнитель­ная ось 26, на которой на двух ро­ликоподшипниках сидит блок 27 промежуточных шестерен заднего хода. Одна из шестерен блока нахо­дится в постоянном зацеплении с зубчатым венцом первой передачи, нарезанным на промежуточном ва­лу; другая шестерня входит в заце­пление с шестерней первой переда­чи, скользящей по шлицам вторич­ного вала при перемещении ее на­зад, когда включается задний ход.

Все шестерни коробки передач, кроме шестерен первой передачи, заднего хода и отбора мощности, находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями первичного и вторичного валов, имеют спиральные зубья для умень­шения шума при работе шестерен и увеличения их долговечности.

Все валы и шестерни коробки передач изготовлены из легирован­ной стали 15ХГН2ТА (ГОСТ 4543-71), подвергнуты цементации и термической обработке.

Зубья шестерен коробки передач смазываются со дна картера. Втул­ки, играющие роль подшипников скольжения шестерен вторичного вала, смазываются маслом под да­влением, поступающим от масляно­го насоса 25, смонтированного на передней стенке картера. Привод на­соса осуществляется от торца про­межуточного вала коробки передач.

Выступающий конец ведущего валика масляного насоса имеет две лыски, которые входят в соответ­ствующий паз в торце промежуточ­ного вала коробки передач. На ва­лике неподвижно с помощью шпон­ки закреплена шестерня масляного насоса; его ведомая шестерня на оси сидит свободно.

Масло из канала, имеющегося в стенке картера и сообщающегося с поддоном, защищенным филь­трующей сеткой, поступает в насос. При вращении шестерен всасывание происходит там, где зубья выходят из зацепления, а нагнетание - с той стороны, где входят в зацепление. По каналу масло выходит из насоса в. нагнетательную магистраль. У на­соса имеется перепускной шари­ковый клапан, который при чрез­мерном повышении давления масла соединяет нагнетательный канал на­соса со всасывающим.

По каналу в передней стенке кар­тера и каналу в крышке первичного вала масло поступает к радиальным каналам первичного вала. Из них через осевой канал первичного вала и переходную втулку оно подводит­ся к осевому каналу вторичного ва­ла и далее по радиальным отвер­стиям — к втулкам шестерен пятой, третьей и второй передач.

Для очистки масла в нижней ча­сти поддона имеется маслоприем-ник с магнитной пробкой.

Описываемая коробка передач выполнена по схеме, в которой со­ответствующие шестерни всех пере­дач, кроме первой и заднего хода, находятся в постоянном зацеплении. При такой кинематической схеме наиболее удобно и легко осущест­вляется переключение передач с по­мощью синхронизаторов, которые обеспечивают безударное и бесшум- ное включение шестерен, что повы­шает долговечность деталей короб­ки.

Синхронизатор состоит из муфты 5, каретки 6 и обоймы 7.

Обойма синхронизатора предста­вляет собой полый цилиндр с четы­рьмя равномерно расположенными продольными сквозными прорезями на поверхности. Прорези имеют специальную конфигурацию — в средней части они сделаны на некоторой длине более широкими и имеют скошенный выход. По краям прорези сделаны еще более широкими, но с плавными закругле­ниями, чтобы исключить концентра­цию напряжений по краям обоймы. Обойма является весьма ответствен­ной и нагруженной деталью, поэто­му она изготавливается из каче­ственной стали и подвергается тер­мической обработке в зоне проре­зей.

Рисунок 5.2 – Синхронизатор

В прорези обоймы входят четыре отростка каретки синхронизатора, на которых закреплена муфта. Ка­ретка синхронизатора имеет также четыре равно расположенных по окружности отверстия, в которые вставлены шарики 12 с пружинами фиксаторами.

В нейтральном положении обой­ма соединяется с кареткой посред­ством пружинных фиксаторов, ша­рики которых под действием пру­жин входят в соответствующие ка­навки, имеющиеся в обойме. К обоим торцам обоймы синхрони­затора приклепаны бронзовые ко­нусные кольца 3 и 8. Каретка синх­ронизатора имеет шлицевое отвер­стие. У синхронизатора пятой и чет­вертой передач каретка скользит по шлицам ведомого вала 1, а у синх­ронизатора третьей и второй пере­дач — по шлицам распорной втулки шестерен третьей и второй передач. С обоих торцов ступицы каретки синхронизатора нарезаны зубчатые муфты 11 и 14, которыми каретка может соединяться с соответствую­щими зубчатыми муфтами 10 и 13 внутреннего зацепления пятой и че­твертой или третьей и второй пере­дач.

При включении передачи вилка штока перемещает в соответствую­щую сторону муфту 5 синхрониза­тора, которая передвигает вдоль ва­ла связанную с ней каретку и обойму синхронизатора. При над­вигании конусного кольца на конус шестерни изменяется скорость, в ре­зультате чего прямоугольные от­ростки каретки, входящие в ее про­рези, смещаются и входят в сред­ние боковые углубления прорезей обоймы.

Пока не прекратится взаимное скольжение конических поверхно­стей и не уравняются скорости обоймы и шестерни, дальнейшее продвижение каретки вдоль оси ва­ла невозможно.

После выравнивания скоростей вращения обоймы и шестерни от­ростки каретки перестанут прижиматься к средним боковым углубле­ниям прорезей, и муфта будет иметь возможность переместиться вдоль оси вала. При перемещении муфты под воздействием вилки переключе­ния передач шарики, соединяющие каретку с обоймой, выйдут из углуб­лений последней, каретка продви­нется вдоль оси вала и, так как она вращается с той же скоростью, что и включаемая шестерня, зубчатая муфта каретки без удара войдет в зацепление с зубчатой муфтой шестерни.

При включенной передаче крутя­щий момент двигателя через махо­вик, нажимный и ведомые диски сцепления передается на первичный вал коробки передач, а с его зубча­того венца на шестерню промежу­точного вапа и далее от соответ­ствующей пары шестерен включен­ной передачи на каретку синхрони­затора и вторичный вал коробки передач. Только к шестерне первой передачи и заднего хода крутящий момент передается непосредственно от промежуточного вала коробки передач. Учитывая отсутствие синх­ронизатора у шестерен первой пере­дачи, во избежание поломки шесте­рен переключение на первую переда­чу необходимо производить только после значительного уменьшения скорости движения.

Достаточно удаленное от водите­ля расположение коробки передач привело к необходимости осущест­вления дистанционного привода управления коробкой. Дистан­ционный привод состоит из механизма 4, расположенного не­посредственно на коробке передач, и системы тяг и рычагов, связанных с рычагом 1 переключения передач, смонтированным в кабине.

В приливах верхней крышки 1 коробки передач смонти­рованы три штока. На каждом што­ке неподвижно закреплены вилки переключения передач — на крайнем правом (по ходу автомобиля) закре­плена вилка 3 переключения первой передачи и заднего хода, на средн ем — вилка 4 переключения второй и третьей передач и на третьем — вилка 8 переключения четвертой и пятой передач.

Для обеспечения определенного положения на штоке каждая вилка крепится к нему установочным сто­порным винтом, который конусным концом входит в такое же отверстие штока. Чтобы винт не отвертывал­ся, он привязан шплинт-проволокой к вилке. Кованые стальные вилки имеют тщательно изготовленные и подвергнутые термической обра­ботке губки, входящие в кольцевую проточку муфты переключения пере­дач.

Штоки 5, 20 и 21 передвигаются в направляющих опорах верхней крышки с помощью рычага 22. На штоке первой передачи и заднего хода, а также на штоке переключе­ния второй и третьей передач имеются головки (соответственно 11 и 17).

В головку 17 рычаг 22 входит не­посредственно, а в головку 11 — че­рез поводок 15 переключения пер­вой передачи и заднего хода.

Для включения четвертой и пя­той передач рычаг 22 может вхо­дить непосредственно в паз вилки 8 переключения этих передач. По­ложение штока первой передачи и заднего хода зафиксировано в кры­шке с помощью предохранителей 16, входящих в поводок 15 под дей­ствием пружины 12, помещенной в специальном стакане 13. Только преодолев усилие пружины этого предохранителя, можно включить первую передачу или задний ход. Кроме того, имеются фиксаторы штоков, выполненные в виде шари­ков 18 с пружинами.

На штоках имеются по три ка­навки под шарик. Шарики фиксато­ров иод действием пружин входят в эти канавки и фиксируют штоки в положении, соответствующем включению определенной передачи, а также в нейтральном положении. Чтобы исключить возможность од­новременного включения двух различных передач из-за совместного передвижения двух штоков, имеется замок, который при передвижении одного из штоков запирает два дру­гих в нейтральном положении. Для этого в перегородке крышки короб­ки передач просверлен канал, в ко­тором между штоками вложено по два шарика 7.

В штоках сделаны выемки под шарики; кроме того, в среднем штоке имеется отверстие, в которое встав­лен штифт 23.

При перемещении среднего што­ка шарики выходят из его углублений и входят в углубления крайних што­ков, запирая последние.

Если перемещается один из край­них штоков, то шарик выходит из имеющегося в нем углубления и, на­жимая на смежный шарик, передви­гает штифт среднего штока таким образом, что он нажимает на два других шарика, один из которых входит в углубление второго край­него штока, запирая его и средний шток.

На верхней крышке коробки передач смонтирован картер 30 дистанционного механизма управления коробкой передач, в ко­тором располагается вал 34 пере­ключения передач с неподвижно за­крепленным на нем рычагом 6 и промежуточным рычагом 29, свя­занным с продольной тягой дистан­ционного привода.

В картере дистанционного меха­низма располагается также штифт 33 фиксатора выбора передач, ко­торый пружиной, расположенной в отверстии картера, прижимается к рычагу 6 и удерживает его в ней­тральном положении. На внешнем конце консольной части картера в приливах сделаны опоры для што­ка 28 пилки продольной тяги. На пи оке 28 неподвижно закреплена го­ловка, в которую входит головка рычага 29.

Шток 28 вилки продольной тяги может совершать как продольное, гак и угловое перемещения. Угловое перемещение штока 28 вызывает

1-верхняя крышка; 2 -пробка; 3 - вилка переключения первой передачи и зазнег переключения второй и третьей передач; 5 - щток вилки переключения четвертой б и 10 -заглушки; 7 - шарик замка штока; 8- вилка переключения четвертой 9- стопорный болт; 11 - головка штока вилки переключения первой передачи и пружина предохранителя; 13 - стакан пружины; 14 - ось поводка; 15 -поводок- 16 включения заднего хода; 17 - головка штока вилки переключения второй и третьей не фиксатора: 19 - пружина фиксатора; 20 - шток вилки переключения второй и 21-шток вилки переключения первой передачи и заднего хода; 22 - рычаг листании переключения передач; 23 - штифт замка штока

Рисунок 5.3 – Крышка коробки передач

продольное перемещение вала 34, что приводит к соединению сидяще­го на нем рычага 6 с определенным ползуном в верхней крышке короб­ки передач. Продольное перемеще­ние штока 28 вилки продольной тя­ги вызывает поворот вала 34 пере­ключения передач и сидящего на нем рычага 6. При этом шток вилки переключения передач вместе с вил­кой перемещается до включения со­ответствующей передачи.

Управление движением штока вилки продольной тяги осуществляется продольной тягой 10 привода дистанционного ме­ханизма, шарнирно связанной как со штоком продольной тяги, гак и с валом промежуточного механиз­ма, закрепленного в картере на раме автомобиля. В промежуточном ме­ханизме 11 обеспечивается передача движения во взаимно перпендику­лярных плоскостях. Для этого про­дольный валик картер шарнирно соединен с поперечным валом 13, связанным с рычагом привода промежуточного механизма.

Промежуточный рычаг шарнир­но связан с основным рычагом

управления коробкой передач, рас­положенным в кабине. Этот рычаг имеет в кабине шаровую опору, по­зволяющую перемещать его в необ­ходимом направлении для включе­ния требуемой передачи.

Наличие шарнирных соединений и шаровой опоры обеспечивает воз­можность опрокидывания кабины без нарушения нейтрального поло­жения рычага управления коробкой передач. В этом случае шаровая опора рычага, связанная с основа­нием кабины, скользит по стержню рычага.

При опущенной кабине во всем дистанционном приводе обусловли­вается четкая кинематическая связь между каждым элементом механиз­ма управления передачами коробки передач.

Верхний конец рычага 1 имеет шаровую головку, на которой нане­сена схема переключения передач.