книги из ГПНТБ / Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие

и происходит выключение передачи, на которой двигался автомо­ биль. При отпускании педали происходит включение избранной передачи.

Преселективная система управления сокращает время на пере­ ключение и несколько увеличивает среднюю скорость при разгоне.

Ленточные тормоза затягиваются силой пружины, действую­ щей через рычажный механизм. Когда передача выключается на­ жатием на педаль, водитель усилием ноги должен сжать пружину.

Чтобы уменьшить усилие на педали, рычажный механизм имеет переменное передаточное число. Ленточные тормоза снаб­ жаются механизмами автоматической регулировки зазоров, кото­ рые не допускают увеличения хода педали при износе тормозных лент. Все это направлено на облегчение управления.

Переключение передач значительно упрощается применением электромагнитных сцеплений и тормозов.

Примером такой конструкции является коробка передач «Коталь», которая имеет распространение на французских авто­ мобилях.

На рис. VI.5, а показана конструктивная, а на рис. VI.5, б — кинематическая схема коробки. Она состоит из двух планетарных рядов. Каждый ряд имеет два управляющих элемента с электро­ магнитным приводом, что дает четыре передачи. Для получения заднего хода служит механизм реверса с ручным приводом упра­ вления.

Недостаток таких коробок передач состоит в значительном потреблении электроэнергии на возбуждение электромагнитов. Так, четырехступенчатая коробка, устанавливаемая на автомо­ били с дизелем мощностью 73 кВт (99 л. с.), потребляет электри­ ческую мощность 1,73 кВт.

§27. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ

Си н х р о н и з а т о р ы применяются для безударного со­ единения шестерен с валом при переключении передач. На рис.ѴІ. 6 показана схема инерционного синхронизатора с блокировкой, предотвращающей включение передачи до выравнивания угловых скоростей шестерни сош и вала со0.

Чтобы осуществить выравнивание скоростей, необходимо пре­ одолеть инерционный момент шестерни и связанных с ней деталей (ведомый диск сцепления, первичный и промежуточный валы с ше­ стернями). Момент трения, действующий на конусную поверх­ ность шестерни, определяется формулой

где Qi— осевая сила, действующая на корпус от вилки переклю­ чения; р — коэффициент трения фрикционной пары; у — угол конуса; г — средний радиус конуса.

140

Рис. VI.5. Коробка передач с электромагнитным управлением: а — конструктивная; б — кинематиче­ ская схема

141

Коэффициент треипя р зависит от вязкостимасла, материалов пары и чистоты обработки поверхностей. Для пар трения сталь — бронза II сталь—латунь при давлениях 1— 1,5 МПа (10— 15 кгс/см2) он лежит в пределах 0,05—0,1.' Угол конуса из условия от­ сутствия заеданий обычно принимается 7—8 °. Для удаления масла с поверхности трення на бронзовых кольцах выполняют продоль­ ные или винтовые канавки.

Рис. VI.6. Схема синхронизатора: ,

1 , 4 — шестерни; 2 — блокировочный штифт; 3 — муфта; 5 — фикса­ тор; 6 — обойма; 7 — корпус; 8 — паз в корпусе

момента трения в синхронизаторе и определяется сопротивлением движению автомобиля.

где ф — коэффициент сопротивления движению; і0 — передаточ­ ное число главной передачи; 6 ' — коэффициент вращающихся масс колес.

Переключение с низшей /г-й передачи на высшую (k + 1)-ю происходит при 'значительно более высокой частоте вращения вала двигателя, чем обратное переключение. Поэтому в качестве расчетного принимается режим переключения на высшую пе­ редачу.

Влиянием сопротивления масла на замедление шестерни можно пренебречь, так как оно при нормальном температурном режиме невелико и в рассматриваемом случае действует в запас, уменьшая разность оборотов.

142

При этих допущениях момент трения, необходимый для син­ хронизации, может быть выражен формулой

где пт— частота вращения вала двигателя, об/мин; У— суммарный момент инерции ведомых частей сцепления, первичного и проме­ жуточного валов с шестернями, приведенный к включаемой ше­

тора до полного завершения процесса выравнивания скоростей, угол скоса блокировочного штифта ß должен удовлетворять не­ равенству

и корпусом.

Пренебрегая членом, содержащим произведение ptptх в зна­

Угол ß не должен быть значительно больше предельной вели­ чины, допускаемой неравенством (VI.8 ), иначе будет затруднена разблокировка после выравнивания скоростей.

На рисунке VI.7, а представлена конструктивная схема ко­ нусного инерционного синхронизатора с блокирующими коль­ цами. В процессе синхронизации внутренние зубья скользящей муфты 6 упираются своими скосами в такие же скосы зубьев

143

Рис. VI.7. Инерционные синхронизаторы: а — синхронизатор легкового автомо­ биля:

1 , 4 — зубья включаемых шестерен; 2 — сухарь; 3 — шарик фиксатора; 5 — вторичный вал; 6 — муфта; 7 — ступица; 8 — блокировочное кольцо;

б — синхронизатор грузового автомобиля:

1 — блокировочный палец; 2 — каретка; 8, б — конусные кольца; 4, 7 — включаемые шестерни; 5 — фиксатор

144

кольца 8. Вследствие этого дальнейшее перемещение муфты до окончания процесса синхронизации невозможно.

Углы скоса зубьев кольца и муфты ß должны удовлетворять неравенству VI.8 .

Синхронизатор коробки передач грузового автомобиля, пред­ ставленный на рис. VI.7, б, отличается от рассмотренного выше (рис. VI.6 ) конструктивным выполнением фиксаторов 5 и блоки­ рующих пальцев 1.

М у ф т ы , с в о б о д н о г о х о д а применяются преиму­ щественно в планетарных коробках передач (см. рис. VI.4, б) для автоматизации переключения.

На рис. VI. 8 представлены схемы сухарной (а) и роликовой (б) муфт свободного хода.

В сухарной муфте рабочие поверхности ведущего и ведомого колец цилиндрические, а у сухариков профилированные. Закли­ нивание муфты осуществляется сухариками при вращении веду­ щего кольца по часовой стрелке.

Сухарики будут оставаться в заклиненном положении при условии, что сила Т не превосходит силы трения

Если принять \угол -у значительно меньше угла трения, то для получения необходимой для передачи крутящего момента

145

касательной силы Т потребуется большая нормальная сила, которая ограничивается удельным давлением в точках контакта.

Коэффициент трения р зависит от вязкости масла. Обычно

сухариков; г -— радиус кольца.

У роликовой муфты ведущий элемент представляет кулачко­ вую шайбу. Условие заклинивания муфты также определяется формулой (VI.27). Наилучшей формой профиля кулачков и суха­ риков является криволинейная поверхность, у которой угол на­ клона в каждой точке постоянный. Такой кривой является лога­ рифмическая спираль.

Ф р и к ц и о н ы с гидравлическими нажимными устрой­ ствами применяются в автоматизированных гидромеханических передачах.

На рис. VI.9, а показана конструктивная схема дискового фрикциона с нажимной пружиной. Конусная пружина (типа Бельвиля) служит рычагом для увеличения усилия, действующего от поршня на нажимной диск при включении фрикциона. Это позволяет уменьшить диаметр поршня, соответственно снижается центробежное давление, но ход поршня возрастает. У дискового фрикциона (рис. VI.6 , б) поршень отжимается центральной пру­ жиной. Сила пружины должна быть достаточной, чтобы обеспе­ чить выключение фрикциона с учетом центробежного давления жидкости, остающейся в цилиндре после выключения.

Для уменьшения центробежного давления в поршне выпол­ нено периферийное калиброванное отверстие, через которое сли­ вается остаток жидкости.

Конструкция рабочего гидравлического цилиндра ленточ­ ного.тормоза показана на рис. VI.9, б. Включение тормоза про­ исходит в два этапа.

В начале включения масло под небольшим давлением быстро поступает через клапан во внутреннюю полость между поршнем и втулкой. Давление на втулку достаточное, чтобы выбрать зазор между лентой и барабаном.

После выбора зазоров давление масла возрастает и начинает перемещаться поршень, а клапан закрывается. Усилие, создавае­ мое поршнем, обеспечивает полную затяжку тормоза.

Такой гидравлический цилиндр обеспечивает плавное вклю­ чение тормоза без захватывания.

146

Применение гидравлического и электромагнитного приводов управления позволяет полностью автоматизировать процесс пере­ ключения.

Момент трения фрикциона определяется так же, как муфты сцепления (см. гл. V).

Коэффициент трения пары металлокерамика — сталь в масле р, = 0,09 -V- 0,11.

Рис. VI.9. Конструктивные схемы фрикционов и тормозов с гидравличе­ ским включением: а — фрикцион с нажимной пружиной; б — с отжимной^ пружиной и сливным отверстием; в — ленточный тормоз с гидравлическим цилиндром

Нажимное усилие (рис. VI.9, а) определяется формулой

вых соединениях дисков при включении; р — давление жидкости на поршень.

.147

Давление жидкости на поршень вращающегося фрикциона складывается из статического рс п центробежного рц. Полное давление определяется по формуле

няются преимущественно в гидромеханических трансмиссиях для автоматизации управления.

Необходимость автоматизации переключения передач, в пер­ вую очередь, возникает для коробок передач автомобнлей-само-. свалов большой грузоподъемности и городских автобусов, кото­ рые работают с частыми остановками и требуют больших физи­ ческих усилий для управления. Автоматические системы пере­ ключения применяются также на легковых автомобилях главным образом высшего класса. Кроме облегчения управления они по­ вышают плавность хода, так как исключают рывки, возникающие при ручном переключении.

Автоматическое переключение передач производится в зависи­ мости от скорости движения автомобиля и нагрузки двигателя. В качестве датчика скорости наиболее часто используются раз­ личные по конструкции ^центробежные регуляторы, связанные с выходным валом коробки передач. Скорости, на которых произ­ водится переключение, выбирают в зависимости от назначения автомобиля либо из условия получения минимального времени разгона, либо из условия наилучшей топливной экономичности. В первом случае переключение производится так, чтобы двига­ тель работал на режиме максимальной мощности, а во втором

с места, разгоне и движении задним ходом. Другой насос устана­ вливается на выходном валу коробки и служит для питания си­ стемы при движении накатом и запуске двигателя буксировкой. На схеме насосы, фильтры, регулятор давления и другие вспомо­ гательные элементы гидропривода не показаны.

Включение передач осуществляется золотником ручного упра­ вления А, который имеет четыре положения: ЗХ — движение назад, Н — нейтраль, Т — троганне и движение вперед и П — принудительное включение первой передачи.

148

149