
книги из ГПНТБ / Гаспарянц, Г. А. Некоторые автоматические системы автомобиля учеб. пособие
.pdf- 99 -
зультате этого жидкость вытекает из рабочей полости насоса и втекает в рабочую полость турбины со средней абсолютной скоро стью I f , направленной под углом cL к направлению вращения ко лес.
При вытекании из турбины и втекании в насос (сечение Б Б )
поток жидкости обладает |
скоростями |
1лГв , U6 и Vg |
, а абсолют |
ная скорость направлена |
под углом р |
к направлению |
вращения ко |
лес.
Из курса гидравлики известно, что крутящий момент на валу центробежного насоса или центростремительной турбины, являющий ся результатом взаимодействия потока жидкости с лопатками, ра вен алгебраической разности моментов количества движения потока относительно оси вращения колеса при выходе и входе жидкости в межлопаточнуто полость.
Таким образом, крутящий момент Мн , противодействующий вращению колеса насоса и являющийся для двигателя нагрузкой,ра вен
Мн= ^ (/?„ V„сова - RBUBcosp )=-М.
а
В процессе движения жидкости в меклопаточной полости тур бины от периферии к центру момент количества движения жидкости уменьшается, а сила взаимодействия потока с лопаткой создает крутящий момент на валу турбины, равный
|
|
Мт= |
Ug cosp - Rfj Ул c°s°!-J |
|
||
где |
у - |
удельный вес рабочей жидкости ; |
|
|||
|
& - |
секундный расход жидкости через насос к турбину; |
||||
|
^ е ~ |
крутящий момент двигателя, |
необходимый для |
вращения |
||
|
|
колеса |
насоса. |
|
|
|
Остальные |
величины |
ясны из |
фиг.40 пли |
были разъяснено |
ранее. |
100—
А -
£ U
vU “r0. Схоаа гидромуфты
-IOI-
Складывая почленно эти уравнения, получим равенство
м т-~ Ме ,
убеждающее в том, что, несмотря на отсутствие жесткой связи меж
ду ведущим и ведомым элементами, ГМ может выполнять функции сцеп
ления . |
|
|
Из курса |
гидравлики известно |
также, что крутящий момент М |
и обороты П |
на валу лопаточного |
колеса связаны зависимостью |
М = А |
(26) |
|
|
где D - активный диаметр (см .л и г.40) ; |
|
А- коэффициент пропорциональности, именуемый коэффициен том момента, зависящий от особенностей лопаточного колеса и режима работы М , определяемый эксперимен
тально и имеющий размерность Эта зависимость, которую для Ш можно переписать в виде
Mc = j\ fl)5nt
показывает, что подобно ЦБС параболическая рабочая характеристи ка является органическим свойством ГМ и достигается без каких- -либо внешних средств автоматики (ф и г.41 ,6). Помимо этого, до стоинствами ГМ являются:
- отсутствие трения между ведущим и ведомым элементами Ш ,
вследствие чего его работа даже с длительным скольжением не соп ровождается износом этих элементов. Таким образом, применение на автомобиле ГМ обеспечивает не только более плавное трогай ,е с места, но также возможность устойчивого движения с малой скоро стью даже на прямой передаче, т .е . допускает более редкое пере ключение передач;
- М обладает хорошими демпфирующими и предохраняющими свой ствами вследствие того, что в ней связь между ведущим и ведомым
-102-
элементами осуществляется потоком жидкости и всегда М ц - М т = Mg
Благодаря этому значительно снижаются динамические нагрузки в
трансмиссии.
Недостатки гидромуфты следующие:
- уже при оборотах холостого хода ГМ, как следует из выра
жения |
(2 6 ), передает |
некоторый |
крутящий момент |
на последующие |
|
детали |
трансмиссии ( |
фиг.41; ё |
) . Это затрудняет |
включение пер |
|
вой передачи; |
|
|
|
|
|
- |
во время движения автомобиля ВЛ подобно |
ЦБС постоянно |
на |
||
ходится во включенном состоянии. Это исключает |
возможность пере |
||||
ключения передач; |
|
|
|
|
|
- |
ГМ, хотя и обеспечивает |
возможность запуска двигателя |
с |
буксира ( в этом случае насос и турбина меняются функциями).ис
ключает возможность торможения автомобиля на стоянке; -в ГГ/, имеет место постоянное скольжение (буксование), что
сог.рспоедается потерей энергии.
Первые два недостатка вынуждают к комбинированию ГМ с уп
равляемым фрикционным сцеплением, установленным последовательно,
как это сделано, например, у автомобиля ГАЗ-12 (ЗИМ). С двумя
другими недостатками мирятся, принимая необходимые |
меры для |
то |
|||
го, чтобы |
к .п .д . R,' на режимах, |
соответствующих длительной |
эксп |
||
луатации, достигал своего максимума. |
|
|
|||
______ К .п .д . гидромуфты |
равен отношению мощности подведенной |
к |
|||
мощности |
отведенной от |
Ш |
|
|
|
|
П - J h . - |
У тС О т . |
Пт ■ |
(27) |
|
|
' |
Мн СОн~ |
П« ~ 1 > |
||
|
|
|
|||
где |
- кинематическое |
передаточное число |
Ш . |
|
‘ ‘И
- 103-
Характеристики ГМ. 0 cBoiiCTBax, эффективности и возможностях
ГМ суцят по ее характеристикам: внешней, |
обобщенной, нагружающей |
и совместной работы с двигателем ( фиг.41 ) . |
|
Внешняя характеристика (фиг.41; а ) |
которую обычно получают |
экспериментально, иллюстрирует зависимость величины момента, пе
редаваемого IM, и |
к .п .д . от |
числа оборотов вала турбины ( или от |
|||
I ) при постоянном |
значении |
оборотов |
вала |
насоса. При получении |
|
внешней характеристики вал насоса вращают |
с тем наибольшим чис |
||||
лом оборотов, которое |
предполагается |
во время эксплуатации. |
|||
В соответствии с |
выражением (27) |
зависимость к .п .д . от L |
изображается на внешней характеристике прямой, проходящей через начало координат под углом 45° к координатным осям. Вследствие постоянного скольжения к .п .д . ГМ не поднимается до единицы. Учи
тывая характер изменения /р , ГТЛ проектируют обычно на возмож
ность передачи момента такой величины, при которой ее работа бу
дет происходить |
с |
0^7- r 0t98 . |
Этот режим называют расчетным. |
||||||
|
Из фиг.4Г,Д |
и выражения |
(26) |
оледует, что коэффициент мо |
|||||
мента |
j[ |
не является величиной постоянной, |
а зависит от относи |
||||||
тельного скоростного режима в ГМ - |
от L |
. |
Для иллюстрации этого |
||||||
отроят обобщенную характеристику ГТ. |
|
|
|||||||
|
Обобщенная характеристика (фиг.4Г; с^ ) представляет ообой за |
||||||||
висимость |
коэффициента момента |
у) |
от |
кинематического передаточ |
|||||
ного |
числа |
i |
, |
которую |
получают |
перестроением внешней характе |
|||
ристики с |
соблюдением условия |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
3 _ |
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
А ■ r t> s п * |
|
|
|
Очевидно, что внешняя характеристика, представленная в интер претации у] , не зависит от абсолютных значении ^ ri и J) .
Она харякт' ризует гидромуфту любого размера, еоли его колеса г е о -
104
Фиг.41 Характеристики |
гидромуфты: а-внешняя; |
|
б - |
обобщающая; |
в - нагружающая; |
г - |
совместной |
работы с двигателем. |
- 105 -
метрически подобны колесам прототипа, для которого эксперимен
тально была определена |
исходная зависимость |
Л 7- ф (^ ) .Поэтому |
|
рассмотренную характеристику называют обобщенной. |
|
||
Нагружающей характеристикой (фиг.41; 6 |
)называют |
зависимость |
|
момента, передаваемого |
гидромуфтой, от числа оборотов |
вала насо |
са при определенном постоянном значении кинематического переда
точного числа, т .е . при J[- const . Она иллюстрирует зависи
мость нагрузки двигателя от оборотов его вала и кинематического передаточного числа.
Характеристика совместной работы двигателя и Ш (фиг.41; 2)
представляет собой совмещение двух характеристик - внесшей ско ростной характеристики двигателя и нагружающей характеристики ПИ.
Ее строят и исследуют в .-связи с подбором ГМ.
Подбор гидромуфты. И1 не рассчитывают, |
а подбирают но зако |
||
нам подобия. Подбор сводится к выбору |
прототипа и определению |
не |
|
обходимого значения активного диаметра |
D |
Ш . |
|
В качестве прототипа берут Ш , хорошо |
зарекомендовавшую |
се |
бя в производстве и эксплуатации. По ее обобщенной характеристик
ке определяют |
расчетную |
величину коэффициента момента J\p, со |
|||
ответствующую |
работе |
М |
с наибольшим к .п .д . и затем искомую ве |
||
личину активного диаметра |
|
|
|||
|
|
|
I Г Ж |
2 |
|
|
D |
= |
I |
jfA p ilp |
|
За Дфр и |
Пр берут |
значения крутящего момента и оборотов |
|||
коленчатого вала двигателя |
при |
его максимальной мощности |
|||
(фиг.4 1,3 ) . . Далее, |
зная J) |
ц |
задавая текущие значения для П , |
рассчитывают |
с использованием зависимости (26) и строят нагружа |
|
ющие харакг эристики проектируемой ГМ для двух |
предельных его со |
|
стояний: при |
троганли, когда i = Q и |
и при дай- |
жении автомобиля с максимальной скоростью, |
когда |
L - Lmax и |
Яр ■ |
|
|
Поле полученного графика (фиг.41 з ) , |
ограниченное двумя |
|
|
упомянутыми кривыми и кривыми зависимости |
М е = |
(пе ) при наи |
||
большем и наименьшем углах открытия дроссельной заолонки ( d< |
и |
|||
d.£ ) , |
представляет собой геометрическое место точек, координаты |
|||
которых определяют возможные параметры [ М |
и п ) |
совместной рабо |
||
ты IM и двигателя. |
|
|
|
|
|
Для достижения максимальных ускорений при трогании автомоби |
|||
ля с |
места необходимо, чтобы левая граница |
этого |
поля пересекала |
кривую М е - ц! (Пв ) в точке, близкой к максимуму момента. Если
это условие не удовлетворяется, нужно повторить попытку подбора га с выбором другого прототипа.
Зн.ая активный диаметр прототипа В Пр. и располагая его чер
тежом, определяют размеры проектируемой И! посредством пересчета всех линейных размеров прототипа пропорционально отношению D Dnp
сохраняя при этом угловые размеры.
______ Обычное оцепление, оснащенное САР
Обычное сцепление, оснащенное САР, которое в дальнейшем бу дем называть автоматизированным, имеет три существенных достоин
ства, благодаря которым этот путь автоматического регулирования сцепления представляется весьма перспективным: ■
- не подвергается изменениям конструкция самого сцепления,
а следовательно, |
сохраняется неизменным текущее производство ; |
|||
- |
без особых производственно-организационных трудностей мо |
|||
гут выпускаться автомобили |
с обычным и автоматизированным |
сцепле |
||
ниями |
; |
|
|
|
- |
внешними |
средствами |
автоматического регулирования |
сцепле- |
- 107 -
ния могут быть оснащены автомобили, уже находящиеся в эксплуа тации .
При разработке САР обычного сцепления необходимо, во-первых,
.установить параметры управляющего воздействия исполнительного механизма на регулирующий орган сцепления - вилку выключения;
во-вторых, разработать схему регулятора и определить параметры его отдельных элементов.
_______Определение параметров управляющего воздействия произведем
с использованием фиг.42, на которой приведена схема обычного сцепления, условно изобракенного одновременно во включенном и
выключенном состоянии. Искомыми параметрами являются усилие &
на штоке исполнительного механизма и его |
ход Ц, |
. Для определе |
||
ния их величин, соответствующих различным состояниям |
сцепления, |
|||
рассмотрим поэтапно процесс выключения сцепления. |
|
|
||
______ 1-й этап является |
подготовительным: |
происходит |
перемещение |
|
муфты выключения до ее |
соприкосновения с |
рычагами |
выключения, |
|
,т .е . устраняется зазор |
Д п , в обычных |
конструкциях определя |
ющий свободный ход педали и необходимый для обеспечения полного
включения сцепления. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Усилие на штоке и его перемещение определяются на этом эта |
|||||||||
пе |
зависимостями |
( здесь |
и в дальнейшем трением |
в приводе |
прене |
|||||
|
|
&I ~ [ - * К<Д п - Q - ) -g" + (Р2 + К2 А п ) - Q - ) |
||||||||
|
|
?т = Д * |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
||
где |
Р / |
- Р2 |
установочный натяг, a |
Kf и |
Кг ~ жесткость |
|||||
|
|
|
возвратных пружин I и 2. |
|
|
|
|
|
||
______ П-й |
этап является основным: |
по мере |
роста |
силы |
0- |
проис |
||||
ходит постепенное |
уравновешивание |
суммарной силы |
N |
нажимных |
- 108 -
пружин, а следовательно уменьшение момента трения сцепления от
M c -M e J $ до M e - 0 . На этом этапе перемещения деталей отсутствуют и имеем
(28)
______ Ш-й этап является окончательным: происходит перемещение на жимного диска на величину Д с для обеспечения чистого выклю чения сцепления. В этом этапе искомые величины определяются из условий
|
^ = 0 |
BL £ _ С |
|
|
п |
а |
|
где ' Кз - |
жеоткооть нажимных пружин. |
|
|
Рассматривая процесс включения сцепления обратным процессу |
|||
выключения, |
можно сделать из рассмотренного |
следующие |
практичес |
кие выводы о параметрах управляющего воздействия, необходимые при проектировании САР оцепления:
I . Если задано максимальное рабочее давление в исполните ном механизме рх , то для полного выключения сцепления площадь поршня или эффективная площадь диафрагмы исполнительного механиз ма и ход его штока должны быть
Здесь ивдеко „ л " указывав* на |
то, что эти |
параметры |
соот |
|
ветствуют холостому ходу двигателя. |
|
|
|
|
2 . |
Чтобы наступило начало включения сцепления необходим |
|||
давление |
в исполнительном механизме |
уменьшить до |
величины |
^JL |