7.5. Требования к разбивке скоростей и способы разбивки

Целью разбивки скоростей по передачам является обеспечение наиболее рационального использования диапазона машины, то есть получение возможно лучших её свойств, исходя из данных требований.

Главными требованиями к разбивке скоростей являются следующие:

получение высоких средних скоростей движения;

улучшение приёмистости автомобиля;

повышение топливной экономичности;

наилучшее использование сил тяги.

Как правило, в качестве главного берётся обычно одно из этих требований с тем, чтобы в разумных пределах были удовлетворены и остальные.

Выбор главного требования и определяет способ разбивки скоростей.

Рассмотрим эти способы.

Обеспечение высоких средних скоростей

Это требование является основным для многоцелевых и специальных автомобилей, движение которых осуществляется в самых разнообразных условиях и на различных ступенях в коробке передач.

Как уже было показано выше, средняя скорость движения в большой степени зависит от использования мощности двигателя, которая оценивается графиком использования мощности. Этот график может быть применён и при разбивке скоростей по передачам.

Примем в начале, что коэффициенты использования мощности V_oi одинаковы для всех ступеней и равны V_оср. Из подобия треугольников oab, ocd (рис.26) получим или так как оb =1,

(122)

Аналогично

и т.д.

Перемножая левые и правые части равенств вида (122), получим после сокращения

(123)

где р - число ступеней трансмиссии.

Отсюда получим

(124)

Таким образом, при данном силовом диапазоне среднее значение коэффициента использования мощностей зависит от числа ступеней.

На рис. 26 представлена эта зависимость для d_с = 8 и d_c =16. Как видно из графиков, быстрое возрастание коэффициента V_оср имеет место лишь до определённого числа передач (5-6 при d_c = 8 и 7-8 при d_c = 16). В то же время увеличение числа ступеней увеличивает размеры и вес коробки передач и усложняет управление автомобилем. При весьма большом числе передач водитель вряд ли будет переключать их каждый раз, когда это следовало бы делать по условиям движения, так как понадобятся слишком частые переключения. Поэтому существует некоторый оптимальный предел числа передач. Он зависит от типа и назначения автомобиля, его диапазона, и в большой мере - от удельной мощности (чем она выше, тем меньшее влияние оказывает степень использования мощности). Количество передач зависит также от конструктивного совершенства агрегатов автомобиля и лёгкости управления им.

Так, например, число передач в коробке передач, как правило, составляет:

легковых автомобилей - 4-5;

автомобилей общего назначения - 4-5

(если имеется делитель, то два ряда передаточных чисел);

автомобилей многоцелевого назначения - 4-5

(могут быть два ряда передаточных чисел, как, например, у КрАЗ-260).

Общей тенденцией в настоящее время является постепенное увеличение количества передач. Это позволяет приблизить характеристику ступенчатой трансмиссии к бесступенчатой. Однако, следует иметь ввиду, что в этом случае необходимо применять автоматические системы переключения передач.

Согласно формуле (124) чисто ступеней при данном диапазоне определяет средний коэффициент использования мощности. Сравнение с ним позволяет оценить степень совершенства автомобиля с точки зрения её скоростных и тяговых свойств. Для современных армейских автомобилей таким значением среднего коэффициента использования мощности можно считать 0,8 -0,85.

Однако автомобиль работает не одинаковое время в разных интервалах сопротивлений. Поэтому нецелесообразно добиваться одинакового использования мощности во всех возможных условиях движения. На самых тяжёлых режимах скорость машины не играет существенной роли и часто бывает ограничена не мощностью двигателя, а другими факторами (плавность хода, безопасность, условия наблюдения и т.п.).

Кроме того, повышенное использование мощности важно иметь в диапазоне ходовых, чаще встречающихся сопротивлений. Поэтому для армейских машин из этого диапазона следует исключить как наибольшее, так и самые малые сопротивления.

При разбивке скоростей по передачам с учётом коэффициента использования мощности следует, задавшись числом ступеней, найти по выражению (124) средний коэффициент использования мощности V_оср (или, наоборот, задавшись средним коэффициентом, найти число ступеней, пользуясь той же формулой); затем необходимо уточнить значение коэффициентов для отдельных ступеней, повышая их на ходовых режимах, с соблюдением условия, получаемого при перемножении равенств вида (122), когда V_o1 ≠ V_оср

(125)

После уточнения коэффициентов могут быть определены расчётные скорости на передачах из соотношения

(126)

Приняв к.п.д. автомобиля одинаковым на всех передачах, получим

(127)

Поскольку V_max всегда известна, то по выражению (127) находится скорость на ступени, предшествующей высшей (р-1) и далее до V_I. Последняя должна быть равна V_min, определённой ранее (при расчёте диапазона скоростей).

Для случая, когда всё коэффициенты использования мощности и к.п.д. на всех ступенях одинаковы, получим

(128)

то есть, разбивка скоростей производится по геометрической прогрессии со знаменателем q .

Пример. Для автомобиля общего назначения с V_max - 90км/ч и V_min = 12км/ч произвести разбивку скоростей по передачам.