книги из ГПНТБ / Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник

и передний ведущий мост 7, имеющий дополнительно к обычным для ведущего моста механизмам шарниры равных угловых ско­ ростей 8.

Трехосные автомобили с приводом па все оси, кроме пере­ численных агрегатов, имеют еще один ведущий мост 10, связан­ ный карданной передачей 9 с раздаточной коробкой 5 (рис. 121, в) или со средним ведущим мостом (рис. 121, б).

S)

6)

Рпс. 120. Компоновка элементов механических транс­ миссий легковых автомобилей:

а —. двигатель спереди, приводна задние колеса; б — двига­ тель спереди, природ на передние колеса; в — двигатель сзади, привод на задние колеса

На автомобилях повышенной проходимости часто устанавли­ вают межосевой дифференциал, распределяющий крутящий мо­ мент поровну между средним и задним ведущим мостами и тем самым, исключающий их перегрузку.

Механическая трансмиссия надежна и имеет высокий к. п. д., что явилось причиной ее широкого распространения. Вместе с тем, она имеет и ряд недостатков, заставляющих конструкторов при проектировании трансмиссии искать принципиально новые реше­ ния. Так, при переключении передач поток мощности от двига­ теля к ведущим колесам разрывается. При этом автомобиль дви­

270

жется замедленно, вследствие чего ухудшается динамичность разгона. Выбор передачи и момента ее включения зависят от ква­ лификации водителя, что не позволяет достаточно полно исполь­ зовать возможности, заложенные в конструкцию автомобиля. Механические трансмиссии многоприводных автомобилей полу­ чаются громоздкими и тяжелыми, а работа их сопровождается

Рис. 121. Механические трансмиссии грузовых автомоби­ лей повышенной проходимости:

ведущий мост; 5 — раздаточная коробка; 7 — передний ведущий мост; 8 — шарнир равных угловых скоростей; 10 — второй заднпй ведущий мост

шумом. У фрикционных сцеплений, входящих в механическую трансмиссию, быстро изнашиваются накладки ведомых дисков, что приводит к частым регулированиям и ремонту сцепления. Частично указанные недостатки могут быть устранены сочета­ нием механической трансмиссии с гидравлическим или электри­ ческим устройством.

Гидравлические агрегаты, принцип действия которых основан на использовании кинетической энергии жидкости, обеспечивают

271

плавность п бесшумность работы трансмиссии, а также гасят возникающие в ней крутильные колебания.

Гидромехапическая трансмиссия автомобиля содержит гидро­ муфту или гидротрансформатор.

Гидромуфта плавно передает крутящий момент от двигателя к коробке передан, облегчая .работу фрикционного сцепления.

Рассмотрим принцип работы гидромуфты. Зальем жидкость в сосуд с перегородками и начнем его вращать. Жидкость будет отбрасываться вверх и в стороны (рис. 122, а). Если прикрыть

Рис. 122. Схемы работы гидромуфты .и ее основные детали:

а н б — схемы работы гидромуфты; в — основные детали гидро­ муфты; 1 — зубчатый венец маховика; 2 — передняя часть кор­ пуса; з — насос; 4 — турбина; 5 — задняя часть корпуса

•сосуд крышкой с такими же перегородками (рис. 122, б), то жид­ кость, ударяясь о перегородки крышки, начнет увлекать ее за собой и затем плавной струей стекать в сосуд. Таким образом,

вгидромуфте нет жесткой связи между ведущими и ведомыми частями, что обеспечивает плавную передачу крутящего момента.

Детали автомобильной гидромуфты показаны на рис. 122, о.

Кпередней части 2 корпуса гидромуфты приварен насос 3 с радиальио расположенными лопатками. Заднюю часть 5 корпуса при сборке гидромуфты приваривают к передней после установки

вкорпус турбины 4, также имеющей радиальные лопатки. Корпус жестко связан с коленчатым валом двигателя, а турбина — с пер-

272

впчным валом коробки передач. В корпус через отверстие, закры­ ваемое пробкой, заливают маловязкое турбинное масло.

При небольшой угловой скорости насоса кинетическая анергия жидкости невелика и, если включена передача, турбина остается неподвижной. В этом случае происходит проскальзывание гидро­ муфты. С повышением угловой скорости пасосов крутящий момент, передаваемый турбине, увеличивается, автомобиль трогается с места и плавно разгоняется. Так как нагрузка двигателя воз­ растает при этом постепенно, то разгон автомобиля с места можно начинать на второй передаче. Вследствие проскальзывания гидро­ муфты автомобиль может двигаться с небольшой скоростью на прямой передаче, в результате чего уменьшается число переклю­ чений передач и облегчается управление автомобилем. Однако разъединить двигатель и трансмиссию с помощью гидромуфты невозможно, так как даже при небольшой угловой скорости насоса и выключенной передаче турбина продолжает вращаться. ' Следовательно, гидромуфта не обеспечивает безударного пере­ ключения шестерен и поэтому ее устанавливают вместе с фрик­ ционным сцеплением.

Если во время движения автомобиля водитель, не выключая передачи, прикроет дроссельную заслонку, то угловая скорость турбины окажется больше угловой скорости насоса. Жидкость, увлекаемая турбиной, ударяясь о лопатки насоса, начнет уско­ ренно вращать коленчатый вал. Тормозной момент, приложенный в этом случае к ведущим колесам, обеспечивает более быструю остановку автомобиля. Однако эффективное торможение двигате­ лем автомобиля, имеющего гидромуфту, возможно лишь при дви­ жении со скоростями, большими 7—8 м/с, что является недостат­ ком гидромуфты.

Гидротрансформатор плавно и автоматически изменяет пере­ даточное число трансмиссии, избавляя водителя от необходимости переключать передачи. Он устроен так же, как и гидромуфта, но отличается от нее числом рабочих колес и криволинейной формой лопаток. Схема гидротрансформатора показана на рис. 123, а. Коленчатый вал 1 двигателя жестко связан с корпусом 9 и насо­ сом 3. Турбина 2 соединена с первичным валом 7 коробки передач. Между насосом и турбиной расположен реактор 4. Внутренняя полость гидротрансформатора заполнена маловязким маслом, утечку которого предотвращает сальник 8.

При вращении коленчатого вала масло, захватываемое насо­ сом, отбрасывается под действием центробежной силы к наруж­ ному краю колеса насоса и, ударяясь о лопатки турбины, при­ водит ее в движение. Из турбины масло поступает в реактор 4, изменяющий направление потока жидкости, а затем снова — в насос.

При медленном вращепии турбины жидкость, поступающая в реактор, ударяясь об его лопатки с внутренней стороны, стре­ мится повернуть реактор в сторону, противоположную вращению

273

насоса и турбины, с силой Pv (рис. 123, б). При этом сила Р р направлена в ту же сторону, что и сила Р„, действующая на насос, и в противоположную сторону по сравнению с силой Рг, действую­ щей на турбину. Момент силы Р-:, приложенной к турбине, равен сумме моментов сил Рн и Рр. Таким образом, момент на первичном валу коробки передач оказывается больше момента двигателя. С увеличением сопротивления движению автомобиля угловая скорость турбины уменьшается. Давление жидкости на реактор увеличивается, в результате чего автоматически возрастает кру­ тящий момент па турбине, а следовательно, и тяговая сила на ведущих колесах автомобиля.

С увеличением угловой скорости турбины из-за уменьшения нагрузки двигателя жидкость, поступающая из турбины, ударяет

;

Рис. 123. Схемы устройства гидротрансформатора и его работы:

а — схема устройства гидротрансформатора; б и в — схемы работы гидротрансфор­

в лопатки реактора с внешней стороны (рис. 123, в). Сила Pv изменяет свое направление, в результате чего крутящий момент на турбине становится равным разности моментов сил Рн и Рт. Следовательно, крутящий момент на первичном валу оказывается меньше крутящего момента двигателя. Чтобы избежать чрезмер­ ного уменьшения момента, реактор 4 соединяют с неподвижной втулкой- 6 с помощью муфты 5 свободного хода. Когда угловая скорость турбины меньше угловой скорости насоса, муфта 5 заклинивает реактор иа втулке, и поэтому он остается неподвиж­ ным (не вращается). Когда угловые скорости турбины и насоса выравниваются, муфта расклинивает реактор, и он начинает вращаться в ту же сторону, что и турбина. Лопатки реактора при этом не изменяют направления потока жидкости, уменьшение момента прекращается, и гидротрансформатор работает как гидромуфта.

Недостатками гидротрансформатора являются малый к. п. д., большая масса и невозможность увеличения крутящего момента более чем в 2,5—3 раза. Чтобы увеличить момент, приходится

274

значительно усложнять конструкцию гидротрансформатора и устанавливать ступенчатую коробку передач.

Для работы электромеханической трансмиссии используют электрическую энергию. В электромагнитном сцеплении крутя­ щий момент от ведущих деталей к ведомым передает находящийся между пими мелкий железный порошок. Сцепление, установлен­ ное на маховике .1 (рис. 124), имеет ведущий элемент 2 с обмоткой

возбуждения 3 и ведомый элемент 4, связанный с первичным валом 5 ко­ робки передач. Между ведущим и ведомым элементами предусмотрен радиальный зазор, вели­ чина которого во время работы сцепления не изменяется. Простран­ ство, ограниченное зазо­ ром, заполнено мелким

железным порошком. Если ток не прохо­

дит через обмотку воз­ буждения, то ведомый элемент не связан с ве­ дущим, так как по­ рошок под действием центробежных сил при­ жат к поверхности веду­ щего элемента и между порошком и ведомым

Рис. 124. Электромагнитное по­ рошковое сцепление:

элементом образуется небольшой зазор. Если обмотку возбуж­ дения присоединить к источнику тока, то создаваемое током магнитное поле намагничивает частицы порошка, которые при­ тягиваются одна к другой, а также к рабочим поверхностям ведущего и ведомого элементов и соединяют их между собой. Величина момента, передаваемого сцеплением, зависит от усилия притяжения частиц порошка и коэффициента трения между ними и рабочими поверхностями сцепления.

275

Глава XVIII

Пер с п ек т и в ы р а зв и т и я

КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ

Мировой автомобильный парк непрерывно увеличивается. Сред­ ний годовой его прирост за последние 10 лет составляет около 6 млн. автомобилей. Общее количество автомобилей во всем мире на 1 января 1974 г. составляет около 285 млн., причем около 75% мирового автомобильного парка составляют легковые авто­ мобили, примерно 24% — грузовые и около 1% — автобусы.

Одновременно с ростом автомобильного парка улучшается качество автомобилей. Во многих странах проводят работу по уменьшению массы автомобилей путем более полного использова­ ния свойств металлов и применения легких сплавов и пластмасс. Используют алюминиевые сплавы для картеров коробок передач и сцеплений, рам, панелей кузовов и кабин. Большое распростра­ нение получают пластмассы, которые по сравнению с металлами имеют меньший удельный вес, более пластичны, что важно при изготовлении деталей сложной формы, п обладают высокой анти­ коррозионной стойкостью.

Для грузовых автомобилей последних лет характерно приме­ нение компоновки типа «кабина над двигателем», которая позво­ ляет увеличить длину грузовой платформы без изменения базы автомобиля и повысить его грузоподъемность путем увеличения нагрузки на переднюю ось. У грузовых автомобилей боль­ шой грузоподъемности и автобусов с этой же целью двигатель иногда устанавливают между передней и задней осями, под полом кузова.

Общее направление развития конструкций автомобильных дви­ гателей и их перспективные конструкции рассмотрены выше,

в гл. VI.

При проектировании трансмиссии автомобиля большое вни­ мание уделяют автоматизации управления коробкой передач на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой п боль­ шой грузоподъемности. На тягачах, предназначенных для междугородпых перевозок, при которых необходимо обеспечить движе­ ние с наибольшими скоростями и наименьшим расходом топлива, устанавливают полуавтоматические сцепления, а также 10- и 12-ступенчатые коробки передач, обеспечивающие выбор наи­ более выгодной по условиям движения передачи. На автомобилях

277

большой грузоподъемности и автобусах применяют коробкп с пневматическими усилителями для переключения передач.

Широко используют также автоматические гидропередачи, которые улучшают динамичность и облегчают управление авто­ мобилем, особенно при движении по городу. На автомобиле с гид­ ропередачей водитель при троганип с места нажимает па кнопку переднего хода, а при движении воздействует только па педаль управления дроссельной заслонкой. Гидропередача повышает также безопасность движения, так как при ее установке водитель воздействует па две педали (управления дроссельной заслонкой п тормоза) вместо трех педалей (сцепления, управления дроссель­ ной заслонкой и тормоза) у обычных автомобилей.

Однако гидропередача по сравнению с механической коробкой сложнее по конструкции, имеет большую массу, меньший к. п. д., что увеличивает расход топлива, и более высокую стоимость. Для ускорения значительных вращающихся масс гидропередачи

вначале разгона необходим повышенный запас мощности двига­ теля. Если запас мощности невелик, то ускорение в начале раз­ гона окажется недостаточным, что ухудшит приемистость авто­ мобиля. Из-за указанных недостатков гидропередачу используют

восновном на легковых автомобилях высшего класса и на автомо­ билях высокой проходимости.

Для развития конструкций подвески характерно значительное увеличение числа упругих элементов. Так, для автомобилей боль­ шой грузоподъемности и автобусов широко’ используют пневмати­ ческую подвеску, при которой обеспечивается постоянство высоты

пола и снижается масса. Часто пневматические элементы подвески применяют в сочетании с листовыми рессорами, играющими также роль направляющего устройства.

На европейских легковых автомобилях устанавливают разрез­ ные задние оси. Независимую подвеску передних колес устанав­ ливают также на грузовые автомобили и автобусы. Кроме умень­ шения неподрессоренных масс, она дает возможность более низко расположить двигатель.

Развитие конструкций шин идет по направлению увеличения их упругости и долговечности, а также уменьшения их массы. Все большее распространение получают шины с радиальным рас­ положением нитей корда и бескамерные шины с кордом из вискозы или нейлона.

Увеличение скорости современных автомобилей повышает тре­ бования к тормозным системам! Недостатком барабанных тормозов является ; значительное увеличение температуры фрикционных накладок при длительном торможении вследствие недостаточного их охлаждения, что приводит к снижению коэффициента трения. Поэтому на автомобилях часто устанавливают дисковые тормоза, которые лучше охлаждаются, несмотря на меньшую поверхность трения. Для получения больших тормозных моментов применяют усилители. Из-за быстроты срабатывания и малой массы тормозов

278