3.3 Предлагаемая схема раздаточной коробки.
Стремление применить в раздаточных коробках планетарные редукторы обуславливаются приобретением ими в этом случае следующих основных преимуществ: компактность конструкции, возможность унификации редуктора и несимметричного (планетарного) межосевого дифференциала, разгрузка части элементов раздаточной коробки в трансмиссиях машин с ограниченными по габаритам компоновочными возможностями, например, в конструкциях модульного типа построения с рамой радиального профиля. Одного не существует каких-либо технических препятствий для их использования и в трансмиссиях полноприводных автомобилей с несущей системой другого типа.
Основные творческие усилия по разработке новой принципиальной схемы раздаточной коробки были направлены на поиск таких технических решений, благодаря которым этот агрегат трансмиссии стал обладать более простой конструкцией, максимальным КПД, минимальной инерционной мощностью, высокой технологичностью изготовления и обслуживания, а так же позволял обеспечить возможностью унифицировать главные передачи базового и полноприводного автомобилей. Один из наиболее удачных вариантов выполненной работы является принципиальная схема диффиринциальной раздаточной коробки, представленная на (рисунке 6). Расположение управляющих элементов соответствует “нейтральной” передачи. Вращение оси вала 2 через муфту 4 к валу 3, водилу 7 и сателлитом МОД. Поскольку солнечная шестерня 5, связана через муфту 19, зубчатые колеса 16 и 18, вал 17 и другие детали привода переднего моста с колесами последнего, то есть, нагружена сопротивлением движения машины, а эпициклическая шестерня 6 в этом случае не связана муфты 8 с валом 9 (колесами мостов задней тележки; муфта 8 сцеплена с опорным кольцом 10, которые на валу 3 установлены с возможностью свободного вращения) и муфтой 15 с промежуточным диском 12 (корпусом 1), то под воздействием водила 7 сателлиты обкатываются вокруг солнечной шестерни 5, увлекая за собой эпициклическую шестерню 6, вращая ее в холостую.
(1-корпус, 2-первичный вал, 3-промежуточный вал, 4-муфта переключения передач, 5,6- солнечная и эпициклическая шестерни дифференциала, 7-водило дифференциала, 8-муфта включения привода мостов задней тележки, 9-вал привода задней тележки, 10-промежуточное кольцо, 11-фиксатор, 12-диск промежуточный, 13-кольцо, 14-пружина, 15-муфта блокировки эпициклической шестерни, 16,18-зубчатые колеса привода переднего моста, 17-вал привода переднего моста, 19-муфта блокировки дифференциала).
Рисунок 6-Схема предлагаемой раздаточной коробки.
3.4 Работа раздаточной коробки.
Перемещение муфты в крайнее левое положение (на величину осевого зазора”L”) включена “прямая” передача с дифференциальным распределением мощностного потока. При этом муфта 8 жестко соединяет шестерню 6 с валом 9. Положение муфт 4; 15 и 19 сохраняется кренением. Мощностной поток от вала 2 подводится через муфту 4 к валу 3, водилу 7, передается через сателиты солнечной 5 и эпициклической 6 шестерням, далее от шестерни 5 через муфту 19, зубчатые колеса 16 и 18 ко второму ведомому валу 17, а от шестерни 6 через муфту 8 первому ведомому валу 9. Одновременным перемещением муфт 8;15 и 19 в крайнее правое положение включается прямая передача с блокированным распределением крутящего момента. При этом муфтами 19 и 8 соединяется зубчатое колесо 16 и водило 7, валы 3 и 9 соответственно, а муфтой 15 эпициклическая шестерня 6 жестко блокируется через диск 12 с корпусом 1. Поскольку муфта 8 размещена в муфте 15 с возможностью свободного вращения, то она не препятствует вращению валов 3 и 9. Жесткая связь этих валов муфтой 8 и водило 7 с зубчатым колесом 16 обеспечивающее равенство угловых скоростей ведущего вала 2, вала 3, водила 7, ведомых валов 9 и 17. Солнечная шестерня на этом режиме вращается в холостую.
Для включения “понижающей” передачи муфты 4; 8; 15; и 19 из исходного положения перемещаются в крайнее правое положение, то есть муфтами 4; 19; и 8 жестко соединяемая вал 2 и солнечная шестерня 5, водило 7 и зубчатое колесо 16, валы 3 и 9, соответственно, а муфтой 15 эпициклическая шестерня 6 блокируется через промежуточный диск 12 с корпусом 1.
Включение низшей передачи как и прямой передачи с блокированным распределением Мкр, во время движения автомобиля, осуществляется благодаря наличию фрикционных поверхностей на муфте 15 и скользящем кольце 13, которым они взаимодействуют при взаимном перемещении, и блокирующему устройству (элементам 11 и 14), препятствующих выводу кольца 13 из исходного положения, за счет сил трения создается момент сопротивления вращения муфты 15 (кольцом 13 сцеплению с промежуточным диском 12 зубчатым венцом и поэтому не вращается). В результате воздействия этого момента вращение муфты 15 замедляется, вплоть до полной остановки и происходит безударные соединения зубчатых венцов данной муфты и промежуточного диска.
Возможность включения низшей передачи в раздаточной коробке в движении, а не после полной остановки автомобиля, как отмечалось ранее, позволяет большую часть кинетической энергии, накопленной им на момент переключения передач, использовать для преодоления труднопроходимого участка пути.
Поскольку в предлагаемой раздаточной коробке применено блокировочное устройство по типу синхронизатора предельного давления, то время переключения передач будет малым (0,11…0,15с). Расчеты показали, что для большинства полноприводных машин потеря скорости будет составлять всего 0,3…0,4м/с, то есть уменьшение запаса их кинематической энергии следует ожидать незаметным.
Рассматривая различные режимы работы предлагаемой раздаточной коробки, целесообразно обратить внимание на ее работу в основном режиме (при включенной прямой передаче). В этом случае передача и распределение Мкр осуществляется кроме валов только одной парой шестерен и межосевым дифференциалом, то есть чисто вращающих основных деталей сведено до минимума, тем самым значительно снижены потери мощности на преодоление моментов инерции.
Указанные выше технические решения позволяют повысить КПД раздаточной коробки и снизить ее инерционную мощность.
Кроме того, благодаря этим решениям и с учетом кратковременности использования шестерен дополнительной передачи, предоставляются возможность изготовления их прямозубыми. В свою очередь, это в случае исполнения пары зубчатых колес (привода второго ведомого вала) с шевронным зацеплением, полностью исключили осевые нагрузки на подшипники валов.
Предлагаемый в данной схеме механизм переключения передач, в том числе своеобразные формы и взаимное расположение шестерен и их, дополнительных зубчатых венцов, переключающих муфт, а так же наличие между последними кинематической связи, позволяет компенсировать управляющее воздействие при переключении передач, поскольку одновременное перемещение и заданное (требуемое) расположение обоих муфт может осуществляться только одной вилкой. Это обуславливает возможность оснащения раздаточной коробки наиболее наделенным (по сравнению с другими типами) механическим приводом переключения передач.
Опыт использования автомобилей в тяжелых дорожных условиях (при больших сопротивлениях движению) показывает, что необходимость включения низшей передачи в раздаточной коробке практически всегда сопровождается необходимостью применять принудительную блокировку межосевого дифференциала.
В этой принципиальной схеме предусмотрена одновременность блокировки дифференциала при включении низшей передачи в раздаточной коробке, что сокращает время по управлению ею в указанных выше условиях движения машины.
Несмотря на приобретение раздаточной коробки перечисленных преимуществ перед своими предшественниками, она содержит минимальное количество основных деталей, имеющих несложную форму и не требующих для изготовления дефицитных материалов и следовательно, обладает весьма простой конструкцией, надежностью и технологичностью.
3.5 Выводы.
Анализ состояния вопроса позволяет сделать следующие выводы:
Переключение передач в раздаточной коробке в движении повышает вероятность преодоления сложных участков пути без остановок, повышает проходимость автомобиля многоцелевого назначения.
Проблема обеспечения инвариантного к условиям движения регулирования Мкр на ведущих колесах автомобиля является актуальной, поскольку известные методы регулирования не в полной мере соответствуют условиям использования автомобиля.
В качестве объекта исследования целесообразно принять трехосные автомобили с распределением Мкр по мостам от раздаточной коробки, получившие наибольшее распространение среди автомобилей грузоподъемностью 5-7 тон. (а именно систему привода ведущих колес с раздаточной коробки, оснащенной межосевым дифференциалом).
С учетом вышеизложенного представляется необходимым проведения исследования, направленного на решение технической задачи по разработке раздаточной коробки обеспечивающей решения безостановочного переключения передачи.
Целью исследования является повышение проходимости полноприводного автомобиля многоцелевого назначения путем оснащения его раздаточной коробкой обеспечивающей переключение передач на ходу.
Для достижения цели в работе необходимо решить следующие задачи: выбрать прототип раздаточной коробки обеспечивающий переключение передач на ходу;
Разработать конструкцию раздаточной коробки;
Провести расчет редуктора раздаточной коробки и механизма переключения передач;
Разработать правила пользования раздаточной коробкой;
Обосновать технико-экономическую эффективность разработанных предложений.