Постановка проблемы.

Практически все ныне используемые раздаточные коробки обладают сравнительно высокой безотказностью на установившихся режимах работы. Однако включение в них низших передач осуществляется жесткими зубчатыми муфтами или каретками, без предварительного выравнивания угловых скоростей соединенных звеньев во время движения автомобиля и немедленно сопровождается соударением их звеньев, что приводит к разрушению последних, т.е. к отказу раздаточной коробкой.

В настоящее время, для ежемесячной вероятности возникновения упомянутых отказов заводами-изготовителями используются только запрещающиеся меры, снижающие технико-экономический уровень транспортных средств, т.е. их проходимость, среднетехническую скорость и другие показатели. Так например, в инструкциях по эксплуатации и другой научно-технической литературе водители в категорической форме предписывается переключать передачи в раздаточной коробках только после полной остановки автомобиля [6,7,8]

Однако при полной остановки транспортного средства, полностью утрачивается запас кинетической энергии, накопленная им на момент возникновения необходимости переключения передач, большая часть которого могла быть использована для преодоления сопротивления движению при наличии конструктивной возможности осуществления переключения на позицию передачу в раздаточной коробке без остановки машины.

W3= ( h- ) (1)

где w3 – запас кинетической энергии машины после переключения передачи.

ma- масса автомобиля;

h- начальная скорость машины;

- потеря скорости машины за время переключения передач.

Потери скорости ∆V²π по сравнению с начальной скоростью Vн при оптимальной конструкции раздаточной коробки может оказаться весьма незначительной , а следовательно, запас кинетической энергии W₃ ощутимым.

Кроме того, чтобы машина могла двигаться с ускорением (в том числе после остановки), необходимо выполнение следующего условия:

D (2)

где D-динамический фактор;

- коэффициент сопротивления движению;

ϳиℊ- ускорение машины и свободного падения соответственно;

– коэффициент учета вращающихся масс.

Вместе с тем для поддержания равномерного движения достаточно чтобы

D (3)

Сравнивая формулы (2) и(3), нетрудно заметить, что при разгоне транспорта значение динамического фактора должно быть больше на величину ϳ . При этом следует учитывать, что коэффициент имеет квадратичную зависимость от общего передаточного числа трансмиссии. Uтр

U²тр

Вместе с тем общее передаточное число трансмиссии при включении низких передач в трансформаторе крутящего момента полноприводного автомобиля может достигать большого значения. Например, в промежуточном случае общее передаточное число трансмиссии автомобиля КамАЗ-5350 составляет 95, 53 т.е.

Тогда при трогании автомобиля с места с минимальным ускорением ϳ=0,1м ̸с ²в тех же дорожных условиях необходимо большие (на 0,104 или ориентировочно на 25%) значение динамического фактора, и то далеко не всегда мощи могут обеспечить двигатель и трансмиссия, и по этому машина начать движение не сможет. Еще в большей мере данное обстоятельство осуществляется.

При трогании с места и движения с ускорением потребностью в запасе динамического фактора по сцеплению колес с опорной поверхностью.

D D (4)

где D -динамический фактор сцеплению

Для полноприводного автомобиля D cos ,

где - коэффициент сцепления ,

-угол подъема автомобиля.

С учетом сказанного выше необходимость остановки для включения низшей передачи в раздаточной коробки резко снижается проходимость транспортного средства, вплоть до полной потери его подвижности. Помни об этом, водитель с целью преодоления труднопроходимого участка пути пытается включить пониженную передачу в движении, что с большей степенью вероятности может привести к отказу раздаточной коробки.

В действительных условиях движения автомобиля, исключительный случай трогания с места, невыполненных условиях превосходства силы тяги по сцеплению Ga cos под суммой продольных реакций опорной поверхности еще не означает остановки и застрявании автомобиля, возможно продолжение движения с замедлением, за счет кинематической энергии машины (при z-0,1 и V=10м/с) автомобиль способен пройти примерно 60м. (3) ;

Где суммарный коэффициент сопротивления движению автомобиля. Следовательно, короткие участки пути с низкими сцепными свойствами, могут быть преодолены при достаточном запасе кинематической энергии.

С другой стороны, из-за случайного распределения механических свойств грунта по пути в большинстве случаев невозможно установить механические показатели грунта под каждым колесом автомобиля. Можно установить лишь среднее значение этих показателей для характерных участков маршрута или статистические свойства грунта для маршрута местности.

Рассматривая в качестве примера движение автомобиля по грунтовому участку маршрута с характеристикой представленной на рисунке, можно сделать вывод, что в данном случае участок пути применительно к конкретному автомобилю характеризуется значениями коэффициентов сопротивления дороги и коэффициента сцепления полученного при условии, что коэффициент буксования (рисунок 1).