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

ts — торцовый шаг по основанию начального конуса; b — длина зуба по образующей начального конуса; z — фактическое число зубьев.

Напряжение смятия, характеризующее износ профиля зуба, определяются, по формуле

В преобладающих условиях эксплуатации напряжения со­ ставляют 20—60% от приведенных.

Допустимые нагрузки на зубья шестерен главной передачи зависят от типа трансмиссии. При применении в трансмиссии автомобиля гидротрансформатора или гидромуфты величины ди­ намических нагрузок, передаваемых на карданный вал и главную передачу, снижаются по сравнению с аналогичной трансмиссией, имеющей механическую ступенчатую коробку. Поэтому для авто­ мобилей с гидродинамической передачей допускаются нагрузки на зубья шестерен главной передачи в.,1,5 раза"выше, чем для авто­ мобилей со ступенчатыми коробками передач, что позволяет соот­ ветственно снизить вес главной передачи.

На рис. IX.7 представлена фотография ведущеіНцнлиидрической шестерни двойной главной передачи автомобиля;— само­ свала с. номинальной грузоподъемностью в 4,5 т после пробега 28 300 км. Фактический вес перевозимого груза был выше номи­ нального на 10—20%.

Как видно из фотографии, кроме поломки зубьев с призна­ ками усталостных перенапряжений имел место «осповидный износ» (питтинг) на боковых поверхностях зуба.

Наибольшее значение в оценке выносливости имеют экспери­ ментальные данные, полученные в результате многочисленных испытаний. На рис. IX.8 приведены результаты испытаний на выносливость конических и гипоидных передач общего назначе­ ния с цементированными шестернями [IX.4] в зависимости от числа циклов нагружения (по данным фирмы «Глисон»), Ниже линии, обозначенной цифрой 95%, выходит из строя не свыше 5% шестерен от общего числа. Выше линии 5% лишь 5% передач не выходит из строя. Практически надежность конструкции может быть признана удовлетворительной в случае если напряжения не превысят линии 95%.

250

Г Л А В А X

ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ

§ 44. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Дифференциалы должны удовлетворять следующим требо­ ваниям.

1. Распределять в заданном соотношении моменты, подво­ димые к корпусам дифференциалов межколесных, межосевых и межбортовых. Для повышения проходимости автомобиля распре­ деление ведущих моментов по отдельным колесам и мостам должно

число оборотов ведущих колес при повороте, движении автомо­ биля по неровной дороге и в других случаях.

Схемы расположения межколесных и межосевых дифферен­ циалов в трансмиссии автомобилей даны на рис. 11.13.

На схеме рис. 11.13, г вместо межосевого дифференциала при­ менен межбортовой дифференциал, при наличии которого на ве­ дущие колеса правого и левого бортов автомобиля подводятся одинаковые моменты (если пренебречь трением в механизме диффе­ ренциала). Наличие межбортового дифференциала не исключает возможности возникновения циркулирующей мощности в блоки­ рованном приводе колес соответствующего борта.

Применение межосевых дифференциалов усложняет и удоро­ жает трансмиссию автомобиля, а также в некоторых случаях увеличивает число органов для управления (блокировки).

Трансмиссия многоосного автомобиля упрощается при при­ менении вместо межосевых дифференциалов механизмов свобод­ ного хода (см. гл. VI). Классификация механизмов дифференци­

У многих грузовых автомобилей и автомобилей высокой про­ ходимости сила тяги на колесах по двигателю обеспечивает устой­ чивое движение автомобиля по наиболее плохим дорогам и по­ этому предельные тяговые свойства определяются сцеплением ведущих колес с дорогой. В зависимости от наличия и типа диффе­ ренциала в трансмиссии автомобиля предельная сила тяги по сцеп­ лению существенно меняется.

252

253

Если обозначить через М 0 момент, приложенный к корпусу межколесного дифференциала, то величина моментов на забегаю­ щей М ' и отстающей М " полуосях будет:

Если момент трения в дифференциале М г = 7И0, то дифферен­ циал будет полностью заблокирован.

Коэффициент блокировки дифференциала кй гподсчитывается по формуле

При отсутствии потерь на трение в механизме дифференциала М г = 0. Тогда кб = 0.

В этом случае предельная сила тяги автомобиля по сцеплению без буксования одного из колес может быть достигнута лишь при одинаковых величинах ср под всеми ведущими колесами.

ния ведущих колес с грунтом даже при весьма значительной раз­ нице в коэффициентах сцепления под отдельными колесами, -нет надобности иметь полностью заблокированный дифференциал с k6 = 1. Максимальные величины коэффициента блокировки могут быть найдены из формулы (Х.З), если подставить в нее зна­ чения М " и М' для практически максимально возможной разницы в коэффициентах <р.

При сртах = 0,8 и фт1п = 0,1

М 2 = 0 ,5 Х2фтахгк; М х = 0,5гафтІпгк,

тогда коэффициент блокировки для автомобиля с колесной фор­

1 Кроме частного случая, когда одно из колес моста утратило контакт с доро­ гой (вывешивание колеса), желательно иметь k§?=

254

Следует иметь в виду, что при высоких значениях кй ухуд­ шается управляемость автомобиля, возрастает износ шин.

Для дифференциала обычной конструкции с коническими сателлитами, величина коэффициента блокировки составляет

k 6 = 0,1.

Нередко коэффициент блокировки дифференциала рассматри­ вается как отношения моментов на отстающей и забегающей полуосях

проса первый коэффициент является более наглядным и поэтому может быть рекомендован для расчетов.

При отсутствии межосевого дифференциала (блокированный привод) и при заблокированных межколесных дифференциалах

Если привод блокированный, а межколесные дифференциалы обычного типа, то, пренебрегая потерями на трение в механизме дифференциала (т. е. полагая, что дифференциал делит пополам момент, подведенный к корпусу дифференциала, что соответствует

где Z lt Zn — вертикальные реакции дороги на отдельные мосты;

Фшіп. фтіп и т. д. — минимальная величина коэффициента сцеп­ ления с дорогой колеса для соответствующего моста.

Последняя формула справедлива в случае, если на каждое колесо приходится половина силы тяжести (веса) моста.

При наличии межосевого дифференциала симметричного типа и межколесных дифференциалов без блокировки сила тяги по сцеплению будет (для двухосного автомобиля с колесной форму­

В этом случае при большой разнице в величинах Z или коэф­ фициентах ф под отдельными колесами тяговые свойства автомо­ биля будут падать особенно значительно.

255

Сила тяги на ведущих колесах в зависимости от коэффициента блокировки дифференциала /гб может быть подсчитана по следую­ щим формулам:

забегающее колесо

Рис. Х.1. Графики тяговых усилий на колесах Рр и Р р в зави­ симости от коэффициента блокировки кв

рис. Х.1, а. Правая часть линий Р"р показана штрихами, так как столь высокие значения силы тяги возможны лишь при ср > > 0,75.

Влияние коэффициента блокировки k6 на тяговые свойства того же автомобиля при существенно различающихся коэффи­

Межосевой дифференциал распределяет подводимый к нему момент на отдельные мосты обычно пропорционально их сцеп­ ному весу. При этом полагается равенство коэффициентов сцеп­ ления ф под всеми колесами автомобиля.

256

М г п М 2— моменты на переднем и заднем ведущих мостах авто­ мобиля.

Применение межосевого дифференциала позволяет снизить, а в случае применения дифференциала с малым внутренним трением практически устранить'вредное влияние циркулирующей мощности- в трансмиссии. При этом исключается перегрузка

несущими примерно одинаковые нагрузки.

Симметричный межосевой дифференциал с коническими сател­ литами трехосного автомобиля, распределяющий момент на два ведущих моста задней тележки, представлен на рис. 1Х.З. Мо­ мент от дополнительной коробки с помощью вала 1 подводится к крестовине дифференциала 2. Сателлиты сцеплены с конической шестереией 8, подводящей момент к главной передаче среднего моста, и 9, передающий момент на вал 7 и далее к главной пере­ даче заднего моста.

Блокировка дифференциала осуществляется муфтой, вклю­ чаемой вилкой 3.

Конструкциянесимметричного межосевого дифференциала с цилиндрическими сателлитами, распределяющего момент на передний и задний мосты трехосного автомобиля («Урал-375»),' представлена на рис. VI. 16. Момент от промежуточного вала -12 раздаточной коробки передается на шестерню 5,. прйболченную к корпусу 6 межосевого дифференциала. Момент от корпуса пере­ дается на оси сателлитов. 11 и далее на шестерни 3 и 7. Шестерня 7 передает через вал 8 момент на передний мост, а шестерня 3 с вну­ тренним зацеплением, жестко посаженная на вал 4 — на задние мосты.

Для повышения проходимости при движении автомобиля по скользким дорогам дифференциал блокируется муфтой 10 (сред­ нее положение муфты). В правом положении муфты передний мост отключен; в левом — передний мост и дифференциал вклю­ чены.

Если пренебречь трением в дифференциале, то момент между валами 4 и 9 распределится в отношении — .

ренциала мостов задней талежки величины моментов на сред­ нем М 2 и заднем М 3 мостах близки друг к другу.

В случае включения переднего моста при одновременной бло­ кировке межосевого дифференциала (рис. Х.2, б) моменты М 2 и М 3также близки друг к другу. Величина момента М г на перед­ нем мосту уменьшается, принимая отрицательные значения.

258

Расход мощности на движение автомобиля увеличивается. Ско­ рость движения автомобиля V — 12 км/ч показана на рис. Х.2, а и V = 10 км/ч — на рис. Х.2, б.

§ 47. МЕЖКОЛЕСНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ

Д и ф ф е р е н ц и а л ы с м а л ы м в н у т р е н и и м т р е н и е м у некоторых автомобилей имеют ручную блокировку с рукояткой, расположенной на балке ведущего моста или вы­ веденной к сиденью водителя. Крупным недостатком механизма ручной блокировки является то обстоятельство, что водитель обычно включает этот механизм лишь после того, как автомобиль забуксовал и утратил способность самостоятельно двигаться. При этом сопротивление движению автомобиля может возрасти настолько, что даже при заблокированном дифференциале авто­ мобиль уже не сможет возобновить движение без посторонней помощи.

Включение механизма блокировки дифференциала не всегда производится водителем сразу же после преодоления трудного участка пути. Движение же с невыключенным механизмом бло­ кировки повышает износ шин и ухудшает поворачиваемость авто­ мобиля.

В силу указанного ручная блокировка дифференциала услож­ няет работу водителя и в то же время не является достаточно эффективным средством повышения проходимости автомобиля.

Значительное распространение на автомобилях высокой про­

ной части. Дополнительное трение в механизме дифференциала будет при скольжении шайбы 2, прижимаемой сильной пружиной

вышенным внутренним трением выпускается в различных кон­ структивных модификациях — с радиальным и осевым располо­ жением кулачков. Общий вид дифференциала ГАЗ с радиаль­ ным расположением кулачков дан на рис. Х.4. Момент от ведомой шестерни главной передачи подводится к обойме 1, в пазах которой расположены плунжеры 2. Наружные концы плунжеров соприкасаются с внутренней поверхностью обоймы 3, связанной шлицевыми соединениями с правой полуосью. Внутрен­ ние концы плунжеров соприкасаются с шайбой 4, насаженной на шлицах на левую полуось. Внутренняя поверхность обоймы 3 и наружная поверхность детали 4 имеет кулачки, очерченные по определенному профилю. При повороте автомобиля плунжеры