Файл: Конструкция автомобилей.pdf

49 момента в гидротрансформаторе осуществляется за счет гидродинамического, то есть скоростного, напора жидкости.
Гидротрансформатор в определенном диапазоне плавно автоматически изме- няет крутящий момент в зависимости от нагрузки. Это обеспечивает плавное тро- ганье автомобиля с места, снижение числа переключений передач, облегчает управление, почти в два раза повышает долговечность двигателя и других эле- ментов трансмиссии из-за снижения динамических нагрузок, снижается вероят- ность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. Гидромеханическая трансмиссия облегчает управление автомобилем, особенно в городских условиях, что снижает вероятность дорожно-транспортного пришествия.
К недостаткам следует отнести более низкий к.п.д. по сравнению с традицион- ной ступенчатой механической трансмиссией, усложнение конструкции, высокая стоимость (примерно 10% стоимости автомобиля).
2.5. Электромеханическая трансмиссия.
Это комбинированная трансмиссия, включает в себя элементы механической и электрической трансмиссии. Применяется преимущественно на автобусах. Поток мощности от двигателя внутреннего сгорания передается по пути: генератор – электродвигатель – карданная передача – ведущий мост – ведущие колеса. В трансмиссии отсутствуют сцепление и коробка передач.
Преимущество электромеханической трансмиссии – облегчение управления автомобилем в городских условиях, характеризуемых частыми остановками.
Кроме того, повышается проходимость транспортного средства с такой трансмис- сией за счет отсутствия разрывов потока мощности, что, например, происходит при переключении передач в ступенчатой механической трансмиссии.
К недостаткам следует отнести большие габариты и массу, низкий к.п.д. (по- рядка 0,85), что приводит к увеличению расхода топлива на 15-20% по сравнению а) б)
Рис. 3.8. Электрическая трансмиссия: а – принципиальная схема, б – электромотор колесо; 1 – двигатель, 2 – элек- трогенератор, 3 – электромотор колеса, 4 – электродвига- тель, 5 – редуктор

50 с транспортным средством со ступенчатой механической трансмиссией (при про- чих равных условиях).
3.2. Ступенчатая механическая трансмиссия
Конструкция данного типа трансмиссий, как и впрочем, любых других, опре- деляется:
– типом, то есть «механическая трансмиссия», в которой крутящий момент передается за счет механических связей. Следовательно, в состав транс- миссии входят механические элементы (валы, шестерни, муфты, цепи или ремни), передающие крутящий момент.
– назначением, а именно: передача крутящего момента, изменение его по ве- личине, направлению и перераспределение между ведущими колесами
(осями).
– многообразием режимов работы автомобиля: отсутствие движения (стоя- щий автомобиль) и собственно движение (начало движения, разгон, тор- можение, движение задним ходом, движение при изменении силы сопро- тивления, динамические нагрузки).
Таким образом, трансмиссия должна иметь набор взаимосвязанных элементов, выполняющих функции обеспечения режимов работы автомобиля при всем их многообразии.
В состав ступенчатой механической трансмиссии входят следующие элемен- ты, рис. 3.10.
Рис. 3.9. Разрезанная гидромеханическая коробка передач заднеприводного ав- томобиля: 1 – гидротрансформатор, 2 – элементы механической коробки пере- дач, 3 – отверстия под болты крепления коробки передач к двигателю, 4 – фла- нец крепления карданной передачи

51
Схемы трансмиссии при продольном расположении двигателя показаны на рис. 3.11 и 3.12. а) б)
Рис. 3.10. Состав ступенчатой механической трансмиссии: а – заднепривод- ного автомобиля с расположением двигателя спереди, б – переднеприводного автомобиля с поперечным расположением двигателя; 1 – двигатель, 2 – сцеп- ление, 3 – коробка передач, 4 – карданная передача, 5 – главная передача и дифференциал, 6 – приводные оси, 7 – ведущие колеса (относятся к ходовой части автомобиля) а) б)
Рис. 3.11. Схемы трансмиссии двухосных автомобилей: а – с задним веду- щим мостом, б – с двумя ведущими мостами; 1 – двигатель; 2 – сцепление;
3 – КПП; 4 – карданные передачи; 5, 7 – главные передачи; 6 – раздаточ- ная коробка

52
1. Сцепление – обеспечивает соединение и разъединение двигателя и осталь- ной части трансмиссии. Т.е. сцепление обеспечивает режимы начала движения и его кратковременного отсутствия, а также дает возможность в процессе движения изменять величину крутящего момента в последующих элементах трансмиссии.
Другая немаловажная функция сцепления – предохранение двигателя и остальных элементов трансмиссии от динамических нагрузок, которые возникают как ре- зультат быстро изменяющихся дорожных условий.
2. Механический редуктор (иногда в комбинации с мультипликатором), конст- рукция которого позволяет ступенчато изменять его передаточное число (см. ни- же). Поэтому этот редуктор в трансмиссии автомобиля называется коробкой пе-
ремены передач (КПП). Напомним, что в машиностроении под термином «редук- тор» подразумевается механизм с зубчатыми шестернями, предназначенный для передачи крутящего момента от одного вала к другому. Ведомый (выходной) вал редуктора вращается с меньшей угловой скоростью (частотой вращения), чем ве- дущий (входной). У мультипликатора – наоборот, угловая скорость ведомого вала больше, чем у ведущего.
Назначение КПП – увеличение крутящего момента на ее выходном валу за счет уменьшения частоты вращения выходного вала по сравнению с частотой вращения входного вала КПП. В первом приближении (без учета к.п.д. коробки перемены передач) во сколько раз уменьшается частота вращения, во столько раз увеличивается крутящий момент. Отношение частот вращения входного и выход- ного валов коробки перемены передач называется передаточным числом. Количе- а) б
) в) г)
Рис. 3.12. Схемы трансмиссии многоосных автомобилей: а – с двумя задними ве- дущими мостами; б, в – с тремя ведущими мостами; г – с четырьмя ведущими мос- тами и двумя двигателями; 1 – двигатель; 2 – сцепление; 3 – КПП, 4 – карданные передачи, 5, 6, 8 – главные передачи, 7 – раздаточная коробка

53 ство значений передаточного числа в КПП называется числом передач или ступе- ней. Передача, при которой обеспечивается наибольшее передаточное число, на- зывается низшей передачей. Передача, при которой обеспечивается наименьшее передаточное число, называется высшей передачей. При одинаковой частоте вра- щения входного вала КПП, выходной вал на низшей передаче вращается медлен- нее, чем на высшей, крутящий момент на низшей передаче больше.
Одним из важных оценочных параметров КПП является отношение переда- точных чисел низшей и высшей передач, которое называется диапазоном переда- точных чисел
Д
. Величина этого параметра для автомобилей разного назначения:
–
4 3...
Д
– легковые автомобили, микроавтобусы,
–
8 5...
Д
– грузовые автомобили,
–
13 9...
Д
– тягачи, автомобили повышенной проходимости.
Конструкция коробок перемены передач обеспечивает:
– ступенчатое изменение крутящего момента по величине, т.е. переключение передач,
– изменение крутящего момента по направлению, т.е. обеспечивается дви- жения задним ходом,
– облегчение процесса переключения передач во время движения автомоби- ля,
– долговременное разъединение двигателя и ведущих колес автомобиля, т.е. обеспечивается режим отсутствия движения.
3. Карданная передача.
Выполняет функцию передачи крутящего момента на значительное расстояние от КПП к другим элементам трансмиссии. В ряде конструкций выполняет функ- цию частичного гашения динамических нагрузок.
4. Главная передача. Это механический редуктор, выходной вал (валы) кото- рого связаны непосредственно с ведущими колесами. Главная передача обеспечи- вает:
– увеличение крутящего момента на ведущих колесах,
– изменение направления крутящего момента (например, в заднеприводных автомобилях).
Величины передаточного числа главной передачи для автомобилей разного типа:
–
5 4
5 3

54
– распределение крутящего момента между ведущими осями, в некоторых случаях отключение одной из ведущих осей (передней),
– изменение величины крутящего момента (обычно двухступенчатое),
– разъединение ведущих осей и коробки перемены передач (в некоторых конструкциях), что необходимо для облегчения буксирования автомобиля
(валы КПП не вращаются, что важно в конструкциях с принудительной смазкой подшипниковых узлов, а также для гидромеханических коробок передач).
3.3. Сцепление
В принципе в качестве сцепления может быть использована любая управляе- мая муфта, позволяющая соединять и разъединять коленчатый вал двигателя с ос- тальными агрегатами трансмиссии, т.е. при необходимости прерывать или вос- станавливать поток мощности от двигателя к ведущим колесам. Однако при вы- боре конкретной конструкции сцепления учитывается ее соответствие комплексу следующих требований.
Специальные требования, предъявляемые к автомобильному сцеплению:
– надежная передача крутящего момента от двигателя к коробке перемены передач,
– плавность и полнота включения,
– чистота выключения,
– минимальный момент инерции ведомых элементов,
– хороший теплоотвод от поверхностей трения (для фрикционного сцепле- ния),
– предохранение трансмиссии от динамических нагрузок (возможность про- буксовки при пиковых нагрузках, гашение крутильных колебаний),
– поддержание заданного нажимного усилия в процессе эксплуатации (для фрикционного сцепления),
– минимальные затраты усилий на управление,
– хорошая уравновешенность.
Общие требования, предъявляемые не только к автомобильному сцеплению, но и к другим узлам и агрегатам автомобиля:
– минимально возможные размеры и масса,
– простота устройства и обслуживания,
– технологичность,
– надежность,
– ремонтопригодность,
– низкий уровень шума.
Любое сцепление состоит из ведущих, то есть связанных с двигателем эле- ментов и ведомых, то есть связанных с трансмиссией элементов, а также может иметь механизм выключения и его привод.
Включенное сцепление – двигатель и КПП соединены. Выключенное сцепле- ние – двигатель и КПП разъединены.

55
Классификация сцеплений.
Конструкции сцеплений во всем своем многообразии, зависящем от типа транспортного средства, подразделяются по следующим признакам:
1. По характеру работы:
– постоянно замкнутое, т.е. включенное,
– постоянно разомкнутое, т.е. выключенное.
2. По характеру связи между ведущими и ведомыми элементами:
– гидравлическое,
– электромагнитное (порошковое),
– фрикционное.
3. По типу привода:
– с механическим приводом,
– с гидравлическим приводом,
– с комбинированными приводами, в которых в качестве рабочего тела и ис- полнительных сил применяются в различном сочетании воздух (пневмати- ческие и вакуумные), электромагнитное поле (электроприводы).
4. По способу управления:
– неавтоматическое,
– автоматическое.
3.3.1. Сцепление гидравлического типа – гидромуфта (ГМ)
Корпус гидромуфты, рис. 3.13, пустотелый, торообразной формы, на 80…85% заполненный жидким турбинным маслом или другой подобной рабочей жидко- стью. Корпус гидромуфты прикручен к носку коленчатого вала двигателя и вы- полняет также функцию маховика.
Изнутри к корпусу прикреплены радиальные лопатки (рис.3.14), в результате чего образуется ведущее лопаточное колесо, поз. 1 на рис. 3.13. При вращении корпуса вместе с коленчатым валом двигателя лопатки создают скоростной напор рабочей жидкости, образующийся под действием центробежных сил. Жидкость переносится на лопатки ведомого колеса 2. Ведомое колесо свободно вращается на подшипниках вала ведущего колеса и соединено с первичным валом коробки передач. Под действием напора жидкости ведомое колесо 2 вращается, поэтому носит название турбинного колеса. Ведущее колесо называется насосным. Общий вид лопаточных колес показан на рис. 3.14.
Передача мощности возможна только при отставании турбинного колеса от насосного, т.е. при так называемом «проскальзывании» гидромуфты. На про- скальзывание теряется 1…3% мощности, следовательно, снижается к.п.д. транс- миссии в целом. Проскальзывание вызывает нагрев рабочей жидкости. Для охла- ждения рабочей жидкости организуется ее циркуляция из гидромуфты в отдель- ный теплообменник.
Гидромуфта обеспечивает плавную передачу крутящего момента, снижает ди- намические нагрузки. Применялась на автомобилях в сочетании с дисковым фрикционным сцеплением, рис. 3.13а, т.к. для остановки турбинного колеса, что

56 необходимо для остановки связанного с ним первичного вала КПП при переклю- чении передач, требуется опорожнение гидромуфты.
3.3.2. Электромагнитное порошковое сцепление
По характеру связи между ведущими и ведомыми элементами относится к электромагнитному типу сцепления. Ограниченно применяется на автомобилях малого класса, так, например, сцепление этого типа устанавливалось на автомо- биле ЗАЗ- 968Б для инвалидов из-за легкого его включения при ручном управле- нии.
Схема порошкового сцепления показана на рис.3.15. а) б)
Рис. 3.13. Гидромуфта: а – установленная на автомобиле перед однодисковым фрикционным сцеплени- ем, б – схема гидромуфты; 1 – насосное колесо, 2 – турбинное колесо, 3 – веду- щий диск фрикционного сцепления, 4 – коленчатый вал, 5 – первичный вал ко- робки передач а) б)
Рис. 3.14. Насосное колесо (а) и турбинное колесо (б)