Главная › Новости

Анализ и оценка конструкции коробок передач.

Опубликовано: 04.09.2018

Вашье-Лаграв - Шонг. Speed chess 2017. Сергей Шипов

Для анализа и оценки конструкций коробок передач служит ряд оценочных параметров, которые определяются требованиями, предъявляемыми к коробкам передач различного типа. Диапазон передаточных чисел. Одним из важных оценочных параметров коробки передач является отношение передаточного числа низшей и высшей передач:

Это отношение называется диапазоном передаточных чисел или диапазоном коробки передач. В легковых автомобилях и автобусах малой вместимости на их базе Д=3...4, в грузовых автомобилях в зависимости от грузоподъемности и назначения Д=5...8. Такой же диапазон имеют автобусы средней и большой вместимости с механической коробкой передач, автомобили–тягачи и автомобили высокой проходимости имеют Д=9..13. В этих пределах находится диапазон передаточных чисел коробки передач для автомобилей технологического назначения, у которых должна быть предусмотрена скорость порядка 2...3 км/ч. Устойчивое движение такой скоростью может быть обеспечен только при большом значении передаточного числа низшей передачи. Следует иметь в виду, что такая скорости может быть получена также, если применяется раздаточная коробка с понижающей передачей. Число передач и плотность ряда передаточных чисел. Плотность ряда характеризуется отношением передаточных чисел соседних передач. Чем больше число передач, тем выше плотность ряда, тем в большей степени выполняется требование обеспечения высоких тяговых и экономических свойств автомобиля в современных конструкциях коробок передач показатель плотности ряда передач стремятся выполнять в пределах 1,1…1,5, причем на высших, синхронизированных передачах показатель плотности должен быть возможно ближе к нижнему значению.

Помимо повышения тяговых и экономических свойств, большая плотность ряда позволяет синхронизаторам работать в более благоприятных условиях, так как для выравнивания угловых скоростей соединяемых элементов, скорости которых мало различаются, требуется меньшая работа трения. Благодаря этому синхронизаторы могут выполняться меньших размеров при достаточной надежности. Уровень шума, создаваемого при работе. Этот параметр зависит от качества, точности изготовления и типа зубчатых пар, жесткости валов и картера коробки. Меньший уровень шума обеспечивают косозубые и шевронные зубчатые колеса (одновременно им присуща большая прочность). При недостаточной жесткости валов нарушается зацепление, что сопровождается повышением уровня шума. Картер коробки передач не должен резонировать – резонансные составляющие значительно увеличивают уровень шума. Придать картеру Достаточную жесткость можно путем создания рациональной формы и оребрения. Параметром оценки уровня шума коробки передач может служить ее КПД, так как шум всегда сопровождается потерей энергии.

Легкость управления. Оценочными показателями являются как усилие на рычаге управления, так и сложность манипуляций которая определяется степенью сложности самой конструкции коробки передач и ее привода (синхронизаторы, электрические и пневматические приводы, автоматизация управления ступенчатой коробкой передач, автоматические передачи) Металлоемкость конструкции, трудоемкость изготовления и стоимость. Металлоемкость оценивают удельной массой коробки передач – отношением ее массы к мощности двигателя.

Обычно удельная масса (в кг/кВт) коробки передач характеризуется приведенными ниже значениями:

Ступенчатые коробки передач автомобилей

легковых 0,3… 0,5

грузовых 0,5… 2,0

Гидромеханические коробки передач 0,35… 2,0

Электромеханические передачи 5… 10

Ресурс. Ниже приведены значения ресурса коробок передач (в тыс. км пробега до капитального ремонта):

Легковые автомобили 125… 250

Грузовые автомобили и автобусы 250… 500

Для внедорожных автомобилей и автомобилей высокой проходимости устанавливается пониженный ресурс. Двухвальные коробки передач Такие коробки применяют для переднеприводных и заднеприводных (с задним расположением двигателя) автомобилей. Конструктивно их совмещают в одном блоке с двигателем, сцеплением, главной передачей и дифференциалом. Кинематическая схема пятиступенчатой полностью синхронизированной двухвальной коробки передач легкового автомобиля, устанавливаемая при поперечном расположении двигателя, приведена на рис 11.2.

При поперечном расположении коробки передач применяется цилиндрическая главная передача.

Рисунок 11.2 – Кинематическая схема пятиступенчатой двухвальной коробки передач

Синхронизаторы могут размещаться на ведущем или на ведомом валах. Размещение синхронизатора на двух валах позволяет несколько сократить длину коробки. При продольном расположении двигателя применяется коническая или гипоидная главная передача. В двухвальных коробках передач крутящий момент передается двумя зубчатыми колесами. Передаточное число зубчатой пары не должно превышать некоторого предела, близкого 4, так как дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению размеров коробки и повышению уровня шума. Передаточное число высшей передачи в таких коробках, как правило, не делают равным единице, число зубьев сопрягаемых зубчатых колес отличается на 1...2, что позволяет обеспечить хорошую прирабатываемость. Основные достоинства двухвальных коробок передач: простота конструкции, малая масса, высокий КПД на промежуточных передачах.

Трехвальные коробки передач. Отличительной особенностью трехвальной коробки передач является наличие прямой передачи, на которой автомобиль движется большую часть общего пробега. На прямой передаче трехвальная коробка имеет более высокий КПД, чем двухвальная, работает менее шумно, так как в этом случае имеют место только гидравлические потери. На остальных передачах трехвальной коробки в зацеплении находятся две пары зубчатых колес, в то время как у двухвальных – одна. Это определяет более низкий КПД, но позволяет иметь на низшей передаче большие передаточные числа. Для дальнейшего увеличения передаточного числа требуется применение многовальных коробок. Кинематическая схема трехвальной четырехступенчатой коробки передач легкового автомобиля ГАЗ–3102 показана на рис. 11.3.

Рисунок 11.3 – Кинематическая схема трехвальной четырехступенчатой коробки передач

Все зубчатые колеса передач переднего хода – косозубые и находятся в постоянном зацеплении. Включение передач происходит при помощи двух синхронизаторов. Зубчатые колеса передачи заднего хода прямозубые. Включение передачи заднего хода осуществляется перемещением промежуточного зубчатого колеса, которое входит в зацепление с зубчатым колесом заднего хода на промежуточном вале и зубчатым венцом, нарезанным на муфте синхронизатора. Все зубчатые колеса промежуточного вала выполнены в одном блоке. Блок вращается на роликовых подшипниках, установленных на закрепленной в картере оси. Такая конструкция промежуточного вала характерна для всех коробок передач автомобилей ГАЗ, технология ее производства достаточно простая, но при этом несколько усложняется ремонт. Удлиненный ведомый вал размещен в картере удлинителя и имеет дополнительную опору во фланце удлинителя в виде сталебаббитового подшипника. При таком решении уменьшается длина карданного вала, но картер удлинителя, как резонатор, может служить причиной повышения уровня шума коробки передач. При применении косозубых зубчатых пар наряду с увеличением прочности и бесшумности коробки передач возникают значительные осевые силы, которые дополнительно нагружают подшипники, а также могут вызвать перекос свободно сидящих на ведомом валу зубчатых колес, если вал недостаточно жесткий или если недостаточно точно выдержаны посадочные допуски между зубчатыми колесами и валом. При перекосе нарушается зацепление, что приводит к ускоренному изнашиванию зубьев. Ступицы зубчатых колес на ведомом валу по возможности выполняют удлиненными, что позволяет уменьшить их перекос.

При возникновении осевых сил требуется применять усиленные подшипники, на промежуточном валу могут быть уравновешены осевые силы, возникающие на зубчатых колесах всех передач, кроме тех, где применяется прямозубая пара (в данном случае зубчатое колесо заднего хода). Для уравновешивания осевых сил на промежуточном валу необходимо обеспечить правильный подбор углов наклона зубьев зубчатых колес различных передач Многовальные коробки передач. Многовальные коробки передач применяются при большом числе передач и представляют собой четырех– шестиступенчатую трехвальную коробку передач со встроенным или совмещенным редуктором. Редуктор может быть повышающим или понижающим. Повышающий редуктор (мультипликатор или делитель) устанавливают перед коробкой передач, он имеет назначение уменьшить разрыв между передаточными числами соседних передач (уплотнить ряд), незначительно увеличивая диапазон передач. В большинстве случаев делитель увеличивает диапазон на 20...25 %; он имеет обычно две передачи – прямую и повышающую, что позволяет увеличить число передач в 2 раза. Понижающий редуктор (демультипликатор) размещают за коробкой передач. Устанавливать демультипликатор перед коробкой передач нецелесообразно, так как при этом зубчатые колеса коробки и валы передач следует рассчитывать на повышенный крутящий момент, что приводит к увеличению их массы и размеров. Демультипликатор выполняют двух– или трехступенчатым, что позволяет увеличить число передач соответственно в 2 или 3 раза. Демультипликатор обычно выполняется с большим передаточным числом, благодаря чему соответственно расширяется диапазон.

Делитель, имеющий две передачи (повышающую и прямую), выполнен в отдельном картере и прикреплен к пятиступенчатой коробке передач. Такая конструкция позволяет использовать коробку передач без делителя, где это целесообразно, например на автомобилях–самосвалах. При установке делителя несколько деталей пятиступенчатой коробки передач заменяются (ведущий вал и др.).

Просмотров: 1241

Вернуться в категорию: Арсенал