PRACA LABORATORYJNA nr 13
Temat: „Cel, konstrukcja i zasada działania skrzyni biegów”
Cel pracy: badanie celu, budowy i zasady działania ręcznej skrzyni biegów.
Postanowienia ogólne
Klasyfikacja skrzyni biegów
Ręczna skrzynia biegów- to wielostopniowa przekładnia walcowa, która umożliwia ręczną zmianę biegów.
Zautomatyzowana skrzynia biegów- zapewnia automatyczny (bez bezpośredniego udziału kierowcy) dobór przełożenia skrzyni biegów odpowiadający aktualnym warunkom jazdy, w zależności od wielu czynników.
Robotyczna skrzynia biegów- jest ręczną skrzynią biegów, w której funkcje zwalniania sprzęgła i zmiany biegów są zautomatyzowane.
Skrzynia CVT- jest to jednostka mechaniczna przeznaczona do bezstopniowego przenoszenia mocy silnika na koła napędowe.
Według metody kontroli
1. Z ręczną zmianą biegów- kierowca (operator) włącza bieg.
· Akcja bezpośrednia- wykorzystywany jest wyłącznie wysiłek operatora. Napędy bezpośredniego działania są mechaniczny I hydrauliczny.
· Serwonapędy- wykorzystuje się siłę operatora i serwomechanizmu, przy czym główna część pracy jest wykonywana przez serwo, a siła operatora jest niezbędna do sterowania pracą serwomechanizmu. W zależności od źródła (przetwornika) energii, serwa dzielą się na hydrauliczny, mechaniczny, elektryczny, próżnia, mieszany itp. W budowie samochodów i czołgów najbardziej rozpowszechnione są serwonapędy hydrauliczne .
2. Automatyczny- w zależności od warunków zewnętrznych (np. prędkości obrotowej i obciążenia wału korbowego silnika) przełączanie biegów odbywa się za pomocą zautomatyzowanego układu sterującego skrzynią biegów bez udziału kierowcy.
Cel i zasada działania skrzyni biegów
Skrzynia biegów służy do zmiany w szerokim zakresie momentu obrotowego przenoszonego z silnika na koła napędowe samochodu podczas uruchamiania i przyspieszania. Dodatkowo skrzynia biegów umożliwia jazdę do tyłu oraz pozwala na długotrwałe oddzielenie silnika od kół napędowych, co jest niezbędne w przypadku pracy silnika na biegu jałowym w czasie jazdy lub podczas postoju pojazdu.
Nowoczesne samochody wykorzystują głównie mechaniczne przekładnie krokowe z przekładniami zębatymi. Liczba biegów do przodu wynosi zwykle cztery lub pięć, nie licząc biegów wstecznych.
Zmiana biegów w nich odbywa się poprzez przesuwanie kół zębatych, które zazębiają się naprzemiennie z innymi biegami lub poprzez blokowanie kół zębatych na wale za pomocą synchronizatorów. Synchronizatory wyrównują prędkość obrotową włączonych kół zębatych i blokują jedno z nich wałem napędzanym. Ruchem przekładni lub synchronizatorów steruje kierowca, gdy sprzęgło jest wyłączone. W zależności od liczby biegów do przodu, skrzynie biegów są trzybiegowe, czterobiegowe itp.
Schemat działania manualnej skrzyni biegów.
1 - wał wejściowy; 2 - dźwignia zmiany biegów; 3 - mechanizm zmiany biegów; 4 - wał wtórny; 5 - korek spustowy; 6 - wał pośredni; 7 - obudowa skrzyni biegów
Ręczna skrzynia biegów składa się z:
· korbowód,
· wały pierwotne, wtórne i pośrednie wraz z przekładniami,
dodatkowy wał i bieg wsteczny
· synchronizatory,
· Mechanizm zmiany biegów z urządzeniami blokującymi i ryglującymi
· dźwignia zmiany biegów.
Furman zawiera wszystkie główne elementy i części skrzyni biegów. Jest on przymocowany do obudowy sprzęgła, która z kolei jest przymocowana do silnika. Ponieważ przekładnie skrzyni biegów podczas pracy podlegają dużym obciążeniom, muszą być dobrze nasmarowane. Dlatego skrzynia korbowa jest wypełniona do połowy objętości olejem przekładniowym (w niektórych modelach samochodów stosuje się olej silnikowy).
Wały skrzyni biegów obracają się w łożyskach zamontowanych w skrzyni korbowej i mają zestawy kół zębatych o różnej liczbie zębów.
Synchronizatory niezbędne do płynnej, cichej i pozbawionej wstrząsów zmiany biegów poprzez wyrównywanie prędkości kątowych obracających się kół zębatych.
Mechanizm zmiany biegów służy do zmiany biegów w skrzyni biegów i sterowany jest przez kierowcę za pomocą dźwigni znajdującej się wewnątrz samochodu. W tym przypadku urządzenie blokujące nie pozwala na jednoczesne włączenie dwóch biegów, a urządzenie blokujące zapobiega samoistnemu wyłączeniu biegów.
Wsteczny bieg, czyli obrót wału wtórnego skrzyni biegów w przeciwnym kierunku zapewnia dodatkowy, czwarty wał z biegiem wstecznym. Aby uzyskać nieparzystą liczbę par kół zębatych niezbędny jest dodatkowy wał, wtedy moment obrotowy zmienia swój kierunek:
Schemat przeniesienia momentu obrotowego po włączeniu biegu wstecznego
1 - wał wejściowy; 2 - koło zębate wału wejściowego; 3 - wał pośredni; 4 - wał biegu i biegu wstecznego; 5 - wał wtórny
Niemal każdy, kto miał do czynienia z samochodem osobowym lub innym rodzajem pojazdu kołowego doskonale wie, że oprócz konstrukcji pojazdu stosowana jest także skrzynia biegów. Skrzynia biegów () jest drugą po silniku najważniejszą jednostką w różnych typach pojazdów.
Jednocześnie istnieje kilka rodzajów skrzyń biegów, ale głównym zadaniem tych jednostek w samochodzie jest odbieranie, przekształcanie i dalsze przesyłanie z silnika na koła napędowe samochodu. Następnie szczegółowo rozważymy cel skrzyni biegów i dlaczego skrzynia biegów jest potrzebna w samochodowym urządzeniu transmisyjnym.
Przeczytaj w tym artykule
Tak więc skrzynia biegów jest uważana za główny element skrzyni biegów samochodu. Jak już wspomniano, jego głównym celem jest zmiana momentu obrotowego silnika, a także prędkości i kierunku ruchu samochodu. Skrzynia umożliwia także „odłączenie” silnika od skrzyni biegów podczas zmiany biegów.
To dzięki skrzyni biegów samochód może poruszać się do przodu i do tyłu, ruch można wykonywać przy różnych prędkościach, silnik pracuje stabilnie przy różnych prędkościach i obciążeniach, a podczas jazdy osiągana jest płynna zmiana biegów.
Żeby było jasne, głównym zadaniem skrzyni biegów jest zapewnienie zarówno wymaganych osiągów dynamicznych pojazdu, jak i oszczędności paliwa silnika. Uwzględnia to różne warunki jazdy, obciążenie, prędkość itp.
Zatem do startu i przyspieszania potrzebny jest moment obrotowy, natomiast do jazdy z dużymi prędkościami i pokonywania dużych obciążeń potrzebne są obroty mocy. Jednocześnie cechą silnika spalinowego jest to, że prędkość obrotowa momentu obrotowego jest „średnia” (3000–3500 obr./min), podczas gdy silnik osiąga prędkości „mocy” bliższe wartościom maksymalnym (5500–6000 tys. obr./min) .
Krótko mówiąc, jeśli obciążenie silnika jest duże, a prędkość zbyt niska, silnik nie będzie w stanie wytworzyć wystarczającej mocy i zgaśnie. Jeśli prędkość jest zbyt duża, a jazda z dużą prędkością nie jest konieczna, zużycie paliwa znacznie wzrasta. Aby osiągnąć optymalną równowagę, pudełko zawiera drobne.
Dzięki tej funkcji możesz śmiało ruszać z miejsca, poruszać się z małą prędkością, cofać itp. Możliwe jest również utrzymanie prędkości obrotowej silnika w optymalnym zakresie dla stale zmieniających się warunków drogowych i obciążeń.
Przykładowo przyspieszanie samochodu wiąże się z koniecznością pokonania dużych wartości sił oporu (pokonanie zwiększonych sił tarcia i bezwładności). Obecność skrzyni biegów umożliwia rozpoczęcie od zatrzymania i przyspieszenie do średnich i wysokich prędkości, co polega na płynnym lub stopniowym przejściu z niskich na wyższe biegi (zmiana biegów).
W rezultacie prędkość wzrasta stopniowo, a obciążenia dynamiczne silnika i skrzyni biegów są znacznie zmniejszone. Optymalne jest w tym przypadku utrzymywanie prędkości obrotowej dokładnie w zakresie wysokich wartości momentu obrotowego silnika.
Biorąc pod uwagę masę i właściwości pojazdu, zainstalowany silnik, przeznaczenie pojazdu oraz szereg innych cech i cech, projektanci wybierają liczbę biegów i przełożenia w skrzyni itp. (w obecności).
Po zrozumieniu celu skrzynki należy zauważyć, że same skrzynie biegów mogą być stopniowane, płynnie zmienne i łączone. Przyjrzyjmy się tym typom pudełek bardziej szczegółowo. Przede wszystkim najpopularniejszym typem przekładni jest przekładnia stopniowana. W takich skrzyniach biegów moment obrotowy zmienia się stopniowo. Ten typ obejmuje (mechanikę) i (skrzynię robota).
Najnowocześniejsze manualne skrzynie biegów mają i wyróżniają się złożoną konstrukcją. Jednocześnie podwójne sprzęgło sprawia, że proces przełączania jest szybki i płynny, a moment obrotowy przenoszony jest bez przerywania przepływu mocy z silnika spalinowego na koła.
W rezultacie taka skrzynia biegów zmienia biegi szybciej, niż mógłby to zrobić kierowca zawodowy lub doświadczony kierowca wyścigowy. Samochód z takim „robotem” (na przykład) wyróżnia się dużym przyspieszeniem, a także utrzymaniem optymalnych obrotów silnika i jednocześnie dużą oszczędnością paliwa. Za wadę uważa się złożoność napraw, krótszą żywotność, niską konserwację oraz wysoki koszt poszczególnych części zamiennych i elementów.
Jaka jest różnica pomiędzy „klasyczną” automatyczną skrzynią biegów z przemiennikiem momentu obrotowego a zautomatyzowaną skrzynią biegów z jednym sprzęgłem i robotami preselektywnymi, takimi jak DSG.
Kiedy początkujący wsiadają za kierownicę samochodu, już na etapie nauki jazdy, pojawiają się problemy ze skrzynią biegów, a raczej koniecznością ciągłych przełożeń. Wielu nie raz myślało, że bez tego „pokera” samochód byłby bardziej idealny. Ale niestety bez niego samochód nie byłby w stanie sprawnie działać. Wynika to z charakterystyki silnika spalinowego. Dowiedzmy się, jaki jest cel jego typów, struktury i zasady działania.
Jeśli otworzysz podręczniki, jest napisane, że ten mechanizm służy do zmiany momentu obrotowego generowanego przez silnik spalinowy. Skrzynia biegów służy także do chwilowego odcięcia momentu obrotowego od silnika oraz do cofania.
Spójrzmy teraz na przeznaczenie z punktu widzenia osób, którym daleko do konstrukcji i teorii samochodu. Warto również zrozumieć, dlaczego za każdym razem, gdy jedziesz, musisz zmieniać stopnie skrzyni biegów.
Konieczność ciągłej zmiany biegów jest bezpośrednio związana z charakterystyką silników spalinowych. W przeciwieństwie do jednostek elektrycznych moment obrotowy silnika spalinowego ma nierównomierną charakterystykę.
Główną różnicą między silnikami elektrycznymi a silnikami spalinowymi jest charakterystyka ciągu. Ta charakterystyka opisuje, jak zmienia się moc i moment obrotowy w zależności od prędkości. W przypadku silników elektrycznych moment dostępny jest od razu, a wraz ze wzrostem prędkości moment obrotowy będzie spadał.
Ta cecha jest bardziej odpowiednia dla samochodu - w momencie rozpoczęcia ruchu i podczas przyspieszania, gdy trzeba włożyć dużo wysiłku, aby pokonać bezwładność, lepiej mieć duży moment obrotowy. Aby móc dalej równomiernie poruszać się, potrzeba znacznie mniej wysiłku. Moc silników elektrycznych w dowolnym zakresie prędkości obrotowych wirnika jest bliska maksymalnej, a w dowolnym trybie jest realizowana i wykorzystywana niemal w całości. Dlatego silniki elektryczne bardziej nadają się do stosowania jako układ napędowy pojazdu. W silniku spalinowym wszystko jest trochę inne. Gdy prędkość wału korbowego jest niska, moc jest również niska. Moment obrotowy pozostaje praktycznie niezmieniony.
Jeśli opór ruchu wzrośnie, a prędkość zacznie spadać, silnik elektryczny zwiększy moment obrotowy. W przypadku silnika spalinowego moment obrotowy wzrośnie tylko nieznacznie, a następnie spadnie.
Właściwości trakcyjne silnika spalinowego uznano za całkowicie niezadowalające. Ale nawet teraz pod względem wydajności, gabarytów i innych cech znacznie przewyższają nowoczesne jednostki elektryczne. Na podstawie tych rozważań inżynierowie zaakceptowali wadę silnika spalinowego i stworzyli skrzynię biegów, aby rozwiązać ten problem. Jego zadaniem jest zmiana przełożenia pomiędzy wałem korbowym a parą napędową kół. Dzięki temu maksymalny moment obrotowy jest dostępny w wąskim zakresie optymalnych prędkości, ale na różnych biegach. Dzięki temu silnik pracuje wydajniej.
Aby lepiej zrozumieć przeznaczenie skrzyni biegów w samochodzie, należy pamiętać o szkolnym kursie fizyki i niektórych sekcjach mechaniki.
W układach przekładniowych opartych na przekładniach, w których działają dwa koła zębate, średnica i liczba zębów będą determinować prędkość i moment obrotowy. Stosunek liczby zębów koła napędzanego do liczby zębów koła napędowego to przełożenie. Gdy koło napędowe ma mniejszą średnicę niż napędzane, prędkość na tym drugim będzie niższa, a moment obrotowy, wręcz przeciwnie, będzie wyższy.
Podczas gdy nastąpi wzrost siły, nastąpi spadek prędkości. A zyskując prędkość, zauważymy utratę siły. Jeżeli w mechanizmie przekładni znajduje się kilka biegów, przełożenie skrzyni biegów określa się poprzez pomnożenie liczb każdej pary kół zębatych. Celem skrzyni biegów jest właśnie zmiana przełożeń.
Aby uzyskać różny moment obrotowy niezbędny do prowadzenia samochodu w różnych warunkach drogowych, skrzynia biegów posiada kilka par biegów. Są dostępne z różnymi przełożeniami. Jeśli zainstalujesz bieg pośredni w parze kół zębatych napędzanych i napędzanych, ten ostatni będzie się obracał w przeciwnym kierunku - jest to bieg wsteczny.
Każdy rodzaj skrzyni biegów w samochodzie jest niezbędny, aby silnik spalinowy mógł pracować na optymalnych obrotach i w normalnych trybach pracy, a także aby moc silnika mogła być efektywnie wykorzystana w każdych sytuacjach drogowych poprzez prostą zmianę przełożenia.
Aby samochód mógł ruszyć i uzyskać początkową niską prędkość, a także poruszać się w warunkach terenowych, niezbędny jest moment obrotowy zbliżony do maksymalnego. Można to osiągnąć w środkowym zakresie obrotów silnika. W tym przypadku nie jest wymagana duża prędkość. W tym celu skrzynia biegów ma niższe biegi - pierwszy, drugi, czasem trzeci. Jednocześnie nawet przy dużych prędkościach na pierwszym biegu samochód będzie jechał dość wolno.
Aby poruszać się równomiernie przy wyższych prędkościach, koła muszą obracać się z dużą częstotliwością. W takim przypadku prędkość silnika powinna być optymalna. W tym celu są wyższe biegi - czwarty, piąty (a jeśli skrzynia biegów jest 6-biegowa, to szósta). Tutaj przełożenia są niższe. Samochód będzie jechał szybko z tą samą optymalną prędkością, aż silnik spalinowy osiągnie maksymalną lub maksymalną dopuszczalną prędkość. Na wyższych biegach przyspieszenie nie będzie już tak skuteczne. Również na wyższych biegach nie będzie możliwa jazda z małymi prędkościami. Samochód nie będzie mógł się poruszać. Silnik po prostu nie będzie w stanie zapewnić wymaganego momentu obrotowego.
Obecnie na świecie istnieje wiele różnych konstrukcji manualnych skrzyń biegów. Większość samochodów z napędem na przednie koła ma mechanizmy dwuwałowe. Trójwałowe są instalowane w pojazdach z napędem na tylne koła. Trzeba powiedzieć, że nawet w naszych czasach, gdy technologia rozwija się bardzo szybko, mechanika jest bardzo popularna. Faktem jest, że naprawy tego typu są proste i niedrogie, w przeciwieństwie do automatycznych skrzyń biegów i przekładni CVT.
Opiera się na wale pierwotnym i wtórnym skrzyni biegów. Również w skrzyni biegów pojazdu znajduje się blok skrzyni biegów wraz z synchronizatorami. W metalowej obudowie skrzyni biegów znajduje się główny mechanizm przekładni i mechanizm różnicowy.
Za pomocą wału wejściowego można połączyć skrzynię biegów pojazdu z zespołem sprzęgła. Blok z zębatkami jest sztywno przymocowany do wału. Skrzynia biegów posiada również wał wtórny. Znajduje się równolegle do pierwotnego. Jest również wyposażony w blok przekładni. Te ostatnie pozostają w ciągłym, sztywnym połączeniu z elementami bloku na wale wejściowym. Ponadto wał wtórny skrzyni biegów jest połączony poprzez przekładnię z kołem głównym. Blok przekładni jest wyposażony w synchronizatory. W różnych konstrukcjach może być kilka wałów wtórnych.
Dodatkowo skrzynia wyposażona jest w mechanizm zmiany biegów. Najczęściej jest to odległe. Ponieważ obudowa skrzyni biegów pojazdu jest niewielka, elementy znajdują się pod maską.
Wał wejściowy służy do połączenia mechanizmu skrzyni biegów z zespołem sprzęgła. Na wale znajdują się wypusty, na które osadza się napędzaną tarczę. Moment obrotowy z silnika przenoszony jest poprzez przekładnię zębatą, która jest zazębiona z tymi elementami. Równolegle znajduje się element pośredni. Jest wyposażony w blok kół zębatych, które są sztywno połączone z wałem.
Wał wtórny znajduje się na tej samej osi co wał pierwotny. Koła zębate nie są sztywno zazębione i obracają się swobodnie. Koła zębate wału pośredniego i wtórnego, a także część na wale wejściowym, są stale załączone.
Synchronizatory są instalowane pomiędzy biegami. Mechanizm zmiany biegów montowany jest bezpośrednio w obudowie skrzyni biegów pojazdu. Składa się z dźwigni zmiany biegów, a także suwaków i widelców.
Więc dowiedzieliśmy się, czym jest skrzynia biegów. Jak widać jest to bardzo ważny element w konstrukcji każdego samochodu. To właśnie pozwala pojazdowi poruszać się z różnymi siłami i prędkościami. O ruchu samochodu w dużej mierze decyduje skrzynia biegów.
4. Przekładnie i dodatkowe skrzynie biegów.
1. Cel i rodzaje skrzyń biegów.
Zadaniem skrzyni biegów jest zmiana siły uciągu, prędkości i kierunku jazdy pojazdu. W silnikach samochodowych wraz ze spadkiem prędkości obrotowej wału korbowego moment obrotowy nieznacznie wzrasta, osiąga wartość maksymalną, a wraz z dalszym zmniejszaniem się prędkości obrotowej również maleje. Jednak podczas jazdy samochodem po wzniesieniach, po złej drodze, podczas ruszania z miejsca i gwałtownego przyspieszania konieczne jest zwiększenie momentu obrotowego przenoszonego z silnika na koła napędowe. Służy do tego skrzynia biegów, która zawiera również bieg umożliwiający jazdę do tyłu. Ponadto skrzynia biegów zapewnia oddzielenie silnika od skrzyni biegów.
Ręczna skrzynia biegów składa się z zestawu kół zębatych, które zazębiają się w różnych kombinacjach, tworząc kilka biegów lub stopni o różnych przełożeniach. Im większa liczba biegów, tym lepiej samochód „dostosowuje się” do różnych warunków jazdy. Skrzynia biegów powinna pracować cicho, przy minimalnym zużyciu; Osiąga się to poprzez zastosowanie kół zębatych ze śrubowymi zębami.
W zależności od liczby biegów do przodu przekładnie stopniowe dzielą się na cztero- i pięciobiegowe. Zazwyczaj skrzynie biegów samochodów osobowych, małych autobusów i lekkich samochodów ciężarowych mają cztery stopnie, natomiast przekładnie dużych autobusów i samochodów ciężarowych o dużej ładowności mają pięć stopni. Wszystkie produkowane w kraju samochody osobowe, autobusy rodzin RAF, KAVZ, PAZ i ciężarówki rodzin U AZ i G AZ posiadają czterobiegowe skrzynie biegów, a autobusy rodzin ZIL, LAZ i ciężarówki ZIL, Ural, MAZ i KamAZ rodziny mają pięciobiegową skrzynię biegów.
Przekładnie stopniowe mogą być proste lub planetarne. Większość samochodów wykorzystuje proste skrzynie biegów stopniowane, w których zmiana biegów odbywa się na dwa sposoby: poprzez zmianę biegów lub poruszanie się sprzęgieł.
Czasami samochody są wyposażone w przekładnie bezstopniowe z bezstopniowymi przełożeniami oraz skrzynie kombinowane, w których zastosowano obie metody zmiany przełożenia. Do tych ostatnich zaliczają się skrzynie biegów autobusów rodziny LiAZ, składające się z przemiennika momentu obrotowego współpracującego z dwustopniową skrzynią biegów oraz skrzynie biegów samochodów osobowych rodziny Chaika i ZIL, a także skrzynie biegów wywrotek rodziny BelAZ, składający się z przemiennika momentu obrotowego współpracującego z automatyczną, trzybiegową skrzynią biegów. Bezstopniowa zmiana przełożenia w tych skrzyniach odbywa się za pomocą przemiennika momentu obrotowego.
2.Schemat i zasada działania ręcznej skrzyni biegów.
W prostej skrzyni biegów stopniowanej (ryc. 126) znajdują się trzy wały: napędowy (główny) A, połączony poprzez sprzęgło z wałem korbowym silnika; napędzany (wtórny) B, połączony poprzez przekładnię kardana i inne mechanizmy z kołami napędowymi samochodu; pośredni B. Koło napędowe 1 jest wykonane jako całość z wałem napędowym i pozostaje w stałym połączeniu z napędzanym kołem zębatym 8, sztywno połączonym z wałem pośrednim. Gdy sprzęgło jest włączone, obracają się wały napędowe i pośrednie.
Ryż. 126 - Schemat skrzyni biegów trzybiegowej:
A - wał napędowy; B - wał napędzany; B - wał pośredni; G - oś biegu wstecznego; 1-8 - biegi.
Na wale napędzanym zamontowane są ruchome koła zębate 2 i 3, natomiast koła zębate 7, 6 i 4 oraz koło 8 są sztywno połączone z wałem pośrednim. Stosunek liczby zębów koła napędzanego do liczby zębów koła napędowego, będący odwrotnością stosunku ich prędkości obrotowych, nazywany jest przełożeniem. Na przykład przełożenie przekładni składającej się z biegów 8 i 1,
Iv = Z8/Z1, gdzie Z8 jest liczbą zębów napędzanego koła zębatego 8; Z 1 - liczba zębów koła napędowego 1.
W przypadku zazębienia się dowolnego koła zębatego na wale napędzanym z jednym z kół zębatych na wale pośrednim, moment obrotowy z silnika przekazywany jest poprzez wał napędowy, pośredni i napędzany przekładni na układ napędowy, a następnie na koła napędowe pojazdu. Aby włączyć pierwszy bieg, należy przesunąć koło 3 do przodu, sprzęgając je z kołem 6 pierwszego biegu wału pośredniego. Całkowite przełożenie pierwszego biegu wyznacza się jako iloczyn przełożeń poszczególnych par biegów, tj. gdzie ZЗ. i Z6 to odpowiednio liczba zębów koła 3 i koła zębatego 6.
Po włączeniu pierwszego biegu moment obrotowy MK na wale napędzanym skrzyni biegów wzrasta w porównaniu z momentem obrotowym silnika Dm o N razy, tj. Z8 ZЗ.
MK = DmU1 = Dm
I ma maksymalną wartość, ponieważ koło 6 jest najmniejszym z kół zębatych wału pośredniego, a koło 3 jest największym z kół zębatych wału napędzanego.
Pierwszego biegu używamy podczas jazdy samochodem w najtrudniejszych warunkach drogowych, na stromych podjazdach, a także podczas ruszania na złej drodze i z ładunkiem. Dla samochodów osobowych pierwsze przełożenie wynosi Ř = 3 -;- 4, dla autobusów I! = 3 -;- 7, dla samochodów ciężarowych UJ = 4 -;- 7.
Drugi bieg zapewnia włączenie kół zębatych 2 i 7. Następnie gdzie Z2 i z7 to liczba zębów kół zębatych, odpowiednio 2 i 7. Drugi bieg jest pośredni. Na powyższym schemacie skrzynki trzystopniowej jest to jedyna. Przekładnie cztero- i pięciobiegowe mogą mieć dwa lub nawet trzy biegi pośrednie.
W przypadku włączenia biegu bezpośredniego (w tym przypadku trzeciego) wały napędowe i napędzane są połączone bezpośrednio poprzez biegi 1 i 2 (Iz = 1). Przekładnia bezpośrednia to główna skrzynia biegów używana podczas jazdy samochodem po dobrej drodze.
Zmiana biegów odbywa się przy wyłączonym sprzęgle, co powoduje zazębienie ruchomych kół zębatych (wózków) wału napędzanego z nieruchomymi kołami zębatymi wału pośredniego. Zazębieniu temu towarzyszą uderzenia końcówek zębów i ich zwiększone zużycie. Dlatego w samochodach często stosuje się skrzynie biegów ze stałymi zębatkami, które charakteryzują się dużą trwałością.
Przy stałym załączeniu koła zębatego 4 wału pośredniego, pracuje koło pośrednie 5 biegu wstecznego, które na ryc. 126 jest tradycyjnie przedstawiony w płaszczyźnie rysunku. Aby włączyć bieg wsteczny, bieg 3 cofa się, sprzęgając go z kołem pośrednim 5 biegu wstecznego, które obraca się swobodnie wokół własnej osi.
3. Mechanizm sterujący skrzynią biegów.
Mechanizm sterujący zmianą biegów znajduje się zwykle w pokrywie skrzyni biegów i obsługiwany jest za pomocą dźwigni kołyskowej. Na przykład w mechanizmie sterującym skrzynią biegów samochodu ZIL-130 dźwignia 51 (patrz ryc. 129), zamontowana bezpośrednio na skrzyni biegów, swobodnie obraca się w kulistym gnieździe pokrywy skrzyni biegów, opierając się na niej zgrubieniem kulkowym. Dźwignia utrzymywana jest za pomocą sprężyny i zatrzasku 50. Dolny koniec dźwigni 51 wchodzi w rowek jednego z widełek zamontowanych na suwakach 54 i 55. Ruch dźwigni do przodu lub do tyłu powoduje wsunięcie suwaka w przeciwnym kierunku, w wyniku czego jego widełki poruszają kołem zębatym lub sprzęgłem, w tym także przekładni Aby zmniejszyć skok dźwigni zmiany biegów podczas włączania pierwszego biegu lub biegu wstecznego, zastosowano dźwignię pośrednią 52 zamontowaną na osi 49. Dzięki temu skok dźwigni jest taki sam przy włączaniu wszystkich biegów: w obu przypadkach podczas przesuwania połączonych suwaków za pomocą wideł z synchronizatorami, a przy przesuwaniu suwaka poruszanie kołem zębatym 16 pierwszego biegu i biegu wstecznego za pomocą widełek.
Precyzyjny montaż przekładni w pozycji włączonej i wyłączonej zapewniają zaciski składające się z 9 kulek i 10 sprężyn umieszczonych pionowo w wypustkach pokrywy obudowy skrzyni biegów. Kulki pasują do wgłębień suwaków. Na każdym suwaku znajdują się trzy wgłębienia: jedno (środkowe) dla położenia neutralnego i dwa dla odpowiednich biegów. Odległość pomiędzy wgłębieniami zapewnia zazębienie kół zębatych na całej długości zębów.
Przypadkowemu włączeniu dwóch biegów jednocześnie zapobiega blokada składająca się z kołka 11 i dwóch par kulek 12. Jeżeli jeden z suwaków się poruszy, pozostałe dwa blokowane są przez kulki. Na suwakach znajdują się odpowiednie wgłębienia na kulki zamka. Gdy środkowy suwak się poruszy, kulki wychodzą z jego zagłębień, wchodzą w zagłębienia zewnętrznych suwaków i blokują je. Jeśli jeden z suwaków zewnętrznych się poruszy, kulki wychodzą z jego wgłębień i wchodzą w wgłębienie suwaka środkowego, a drugi suwak zewnętrzny zostaje zablokowany w związku z tym, że sworzeń 11 przesuwa się w jego stronę i dociska kulki z drugiego stronę środkowego suwaka. Aby przesunąć jeden z suwaków, pozostałe dwa muszą być ustawione w pozycji neutralnej.
Aby włączyć pierwszy bieg lub bieg wsteczny, należy przyłożyć dodatkową siłę za pomocą dźwigni 51 i ścisnąć sprężynę bezpiecznika 48 do oporu. Dopiero po tym można przesunąć dźwignię zmiany biegów do położenia odpowiadającego włączeniu pierwszego biegu lub biegu wstecznego bieg.
Skrzynia rozdzielcza służy do rozdziału momentu obrotowego ze skrzyni biegów pomiędzy osiami napędowymi pojazdu. W skrzyni rozdzielczej umieszczono także urządzenie do włączania i wyłączania przedniego mostu napędowego.
W pojazdach przeznaczonych do pracy w trudnych warunkach drogowych montowana jest dodatkowa skrzynia biegów z dwoma reduktorami lub jedną bezpośrednią i jedną redukcyjną, co może dodatkowo zwiększyć siłę uciągu na kołach napędowych na dowolnym biegu w skrzyni głównej. Dodatkowa skrzynia biegów z reguły jest konstrukcyjnie połączona ze skrzynią rozdzielczą.
Zazwyczaj redukcja biegu w skrzyni rozdzielczej jest włączana, gdy pojazd jest używany jako ciągnik, ciągnący ciężkie bijaki, podczas jazdy po stromych wzniesieniach i w trudnych warunkach drogowych. Na przykład skrzynia rozdzielcza samochodu terenowego GAZ-66 z dwiema osiami napędowymi to jedna jednostka z dodatkową dwubiegową skrzynią biegów (ryc. 134a).
Wał napędowy 4 skrzyni rozdzielczej jest połączony za pomocą przekładni kardana z wałem napędzanym skrzyni biegów. Przednie łożysko kulkowe wału 4 znajduje się w ściance obudowy skrzyni rozdzielczej, a tylne łożysko wałeczkowe znajduje się w rowku koła zębatego 6, wykonane jako jedna część z wałem napędzanym tylnego wału 11 przedniego oś, wał tylnej osi i wał pośredni 9 obracają się na łożyskach kulkowych.
Poruszając się po wielowypustach, koło zębate 10 wału pośredniego może zazębiać się z kołami zębatymi 6 i 12, a koło zębate 5 wału napędowego z kołem 13. Koło zębate 6 oprócz wieńca zewnętrznego posiada pierścień wewnętrzny do zazębiania się z kołem 5 Koła zębate 13 i 12 są trwale zamocowane na wypustach wału.
Końce wałów napędowych przedniej i tylnej osi wychodzące z obudowy skrzynki rozdzielczej są wielowypustowe.
Ryż. 134 - Skrzynia rozdzielcza:
Projekt; b - urządzenie blokujące; 1, 2 i 14 - wtyczki; 3 ~ odpowietrznik; 4 - wał napędowy; 5 - koło zębate wału napędowego; 6 - koło zębate wału napędzanego; 7 - koło ślimakowe napędu prędkościomierza; 8 - zamontowany jest ślimak napędowy, kołnierze przegubów Cardana, zabezpieczone nakrętkami i podkładkami. 9 - wał pośredni; 10 i 13 - koła zębate wału pośredniego; 11 - wał napędowy przedniej osi; 12 - przekładnia napędowa przedniej osi; 15 - czapka; 16 - krakers; 17 - wiosna; 18 i 25 - widelce; 19 i 20 - suwaki; 21 - nakrętka; 22 - pierścień; 23 - podkładka; 24 – uszczelka olejowa.
Moment obrotowy z wału napędowego 4 skrzyni rozdzielczej przenoszony jest na oś przednią za pomocą kół zębatych 5, b, 10 i 12. Po wprowadzeniu prędkościomierza; Koło 5 zazębia się z wewnętrznym pierścieniem zębatym koła 6 wału napędzanego i włączane jest najwyższe (bezpośrednie) koło zębate osi tylnej. Jeśli włączysz bieg 10 także z biegami b i 12, wówczas włączona zostanie bezpośrednia skrzynia biegów przedniej osi. Kiedy bieg 5 przesunie się w lewo, aż zazębi się z kołem 13 (bieg 10 pozostaje włączony), włączana jest redukcja biegu. W tym przypadku moment obrotowy przenoszony jest na oś tylną poprzez biegi 5, 13, 10 i 6, a na oś przednią poprzez biegi 5, 13, 10 i 12. Przełożenie przekładni redukcyjnej wynosi 1,96. Aby ułatwić załączanie przedniej osi, koła zębate 10 i 6 są stale zazębione z niepełną długością zębów.
Olej wlewa się do skrzyni korbowej przez otwór zamknięty korkiem 2, który służy również do kontroli poziomu oleju. Olej spuszczany jest przez otwór zamknięty korkiem 1. Odpowietrznik 3 służy do odpowietrzenia obudowy skrzyni rozdzielczej. Mechanizm sterujący skrzynią rozdzielczą samochodu GAZ-66 składa się z dźwigni zmiany biegów do przodu i redukcji oraz dźwigni przedniej osi. Obie dźwignie są połączone prętami z suwakami skrzynki rozdzielczej. Kiedy lewa dźwignia znajduje się w pozycji do przodu, przednia oś samochodu jest włączona, a gdy ta dźwignia jest w pozycji tylnej, jest wyłączona. Przesunięcie prawej dźwigni z położenia neutralnego do przodu powoduje włączenie biegu bezpośredniego, a z położenia neutralnego do tyłu – redukcję biegu.
Podczas jazdy samochodem w trudnych warunkach drogowych (błoto, piasek, śnieg) włączana jest oś przednia. Nie należy tego jednak robić, jeśli nie jest to konieczne, ponieważ zwiększa to zużycie paliwa i przyspiesza zużycie opon i części skrzyni biegów. Gdy pojazd jest w ruchu, a przekładnia bezpośrednia jest włączona w skrzyni rozdzielczej, oś przednia jest włączana bez rozłączania sprzęgła.
Redukcja biegu w skrzyni rozdzielczej jest włączana, gdy samochód porusza się po pochyłości lub w trudnych warunkach drogowych. Bieg ten można włączyć dopiero po zatrzymaniu samochodu i włączeniu przedniej osi. Oś przednią można wyłączyć dopiero po przełączeniu redukcji w skrzyni rozdzielczej na bezpośrednią. Wszystko to chroni elementy przekładni kardana i tylnej osi przed przeciążeniem. Urządzenie blokujące (ryc. 134.6), dostępne w układzie sterowania skrzynią rozdzielczą, nie pozwala na włączenie redukcji biegu, gdy oś przednia jest wyłączona, i rozłączenie osi przedniej, gdy włączona jest redukcja.
W obudowie skrzyni rozdzielczej mogą poruszać się suwaki 19 i 20, na których widełki 18 i 25 są przymocowane śrubami spiętymi drutem. Pomiędzy suwakami w ścianie skrzyni korbowej umieszczone są dwa krakersy 16, między którymi znajduje się sprężyna 17. Otwór wylotowy krakersów zamykany jest korkiem 14 wkręconym w gwint. Otwory na zewnętrznych końcach suwaków zamykane są zaślepkami 15. Po przeciwnej stronie w ściance skrzyni korbowej zamontowane są uszczelki, składające się z uszczelek 24, podkładki 23, pierścienie 22 i nakrętki 21.
Na suwaku 19, służącym do włączania i wyłączania przedniej osi, znajdują się dwa wgłębienia o różnej głębokości na krakersy urządzenia blokującego. Na suwaku 20, który wyłącza tryb bezpośredni lub redukcję biegu, wykonano trzy wgłębienia na krakersy: lewe odpowiada włączeniu biegu bezpośredniego, środkowe do położenia neutralnego, a prawe do włączenia redukcji. Pomiędzy lewym a środkowym nacięciem znajduje się łasica. Położenie krakersów na rys. 134, b odpowiada wyłączonej osi przedniej. W tym przypadku suwak 20 może przesunąć się z położenia neutralnego do położenia odpowiadającego włączonej przekładni bezpośredniej. Dzięki obecności łasic na suwaku pomiędzy rowkami krakersy nie zakłócają tego ruchu. Dalszy ruch suwaka 20 jest niemożliwy, ponieważ krakersy, ściskając sprężynę, będą opierać się o siebie i utrudniać ruch.
Gdy oś przednia jest włączona, naprzeciw prowadnic 19 zostanie zainstalowane głębokie wgłębienie w suwaku. Gdy prowadnica 20 się poruszy, prowadnice nie będą opierać się o siebie i możliwe będzie włączenie redukcji biegu. W takim przypadku wyłączenie przedniej osi bez uprzedniego wyłączenia redukcji biegu nie będzie możliwe.
WYKŁAD nr 8
TEMAT: PRZEKŁADNIE KARDANA.
PLAN:
1. Rodzaje przekładni kardana.
1. Rodzaje przekładni kardana.
Tylny most napędowy zawieszony jest na ramie samochodu na resorach i podczas jazdy zmienia swoje położenie względem ramy; Skrzynia biegów jest przymocowana do ramy. Dlatego, aby przenieść moment obrotowy z wału napędzanego skrzyni biegów na wał napędowy głównego koła zębatego, którego osie przecinają się i są ustawione pod kątem zmieniającym się wraz ze wzrostem lub spadkiem obciążenia, a także z powodu wstrząsów podczas ruchu pojazdu na nierównej drodze stosuje się przekładnie kardana.
Przekładnia kardana składa się z wałów, ich podpór i przegubów kardana. Napędy kardana są instalowane pomiędzy sprzęgłem a skrzynią biegów, umieszczoną oddzielnie od silnika; pomiędzy skrzynią biegów a skrzynią rozdzielczą lub dodatkową skrzynią; pomiędzy głównymi biegami dwóch tylnych osi napędowych pojazdu trzyosiowego; pomiędzy przekładnią główną a półosiami kół napędowych z niezależnym zawieszeniem; pomiędzy półosiami a przednimi kołami kierowanymi; w napędzie wciągarki i innych mechanizmów pomocniczych.
Przekładnie kardana dzielą się na pojedyncze i podwójne w zależności od liczby przegubów kardana. Jeżeli przekładnia posiada tylko jeden przegub uniwersalny umieszczony przy skrzyni biegów, wówczas taką przekładnię nazywamy przekładnią pojedynczą. Takie przekładnie stosuje się tylko wtedy, gdy wały są ustawione pod niewielkim kątem i obecnie rzadko są montowane w samochodach. W podwójnym układzie napędowym przeguby uniwersalne znajdują się na obu końcach wału napędowego.
Niezależnie od prędkości pojazdu, wał napędowy nie powinien doświadczać znaczących drgań skrętnych i uderzeń. Aby zmniejszyć bicie, przeprowadza się dynamiczne wyważanie zespołu wału napędowego za pomocą przegubów Cardana. Eliminację niewyważenia wykonuje się poprzez przyspawanie płytek wyważających na końcach rur przegubowych oraz, w razie potrzeby, montaż płytek wyważających pod osłonami przegubów Cardana. Prawidłowe względne położenie części złącza wielowypustowego po wyważeniu ustala się specjalnymi znakami.
Jeśli istnieje przedłużenie skrzyni biegów (ryc. 136, a), przekładnia kardana samochodów osobowych (G AZ-24 Wołga, Moskvich-2140) jest wykonana w postaci wału kardana 2 z dwoma przegubami kardana. Napęd kardana łączy bezpośrednio skrzynię biegów z tylną osią 3. Wewnątrz przedłużki znajduje się wielowypustowe połączenie przedniego przegubu kardana z wałem napędzanym skrzyni biegów. Ten sam typ przekładni kardanowej zastosowano w ciężarówce MAZ-5335 z krótkim rozstawem osi i jej modyfikacjach.
Samochody G AZ-53A, G AZ-53-12, ZIL-130, VAZ „Zhiguli” i inne mają napęd kardana (ryc. 136), składający się z pośredniego 4, głównego 2 wału i trzech zawiasów. Eliminuje to możliwość wystąpienia silnych wibracji wału. W samochodzie GAZ-66 moment obrotowy ze skrzyni biegów (ryc. 136, c) przenoszony jest przez wał 4 do skrzynki rozdzielczej 6, a z niego przez odpowiednio wały 2 i 7 na tylne 3 i przednie 8 osi napędowych . Na końcach wałów umieszczone są przeguby Cardana, z których jeden jest sztywno zamocowany, a drugi ma połączenie ślizgowe z wałem.
Na ryc. 136, g. Pierwsza tylna oś napędowa ma wał przelotowy przekładni głównej, która przenosi moment obrotowy przez wał kardana 9 na drugą tylną oś napędową 10. Na ryc. 136, d przedstawia przekładnię kardana pojazdów trzyosiowych (<<Урал-4320») с колесной формулой 6 х 6 с параллельным приводом задних мостов. В этом случае на картере первого заднего моста устанавливают промежуточную опору и привод второго заднего моста осуществляют от раздаточной коробки через валы 11 и 9.
Pojazdy trzyosiowe z układem kół 6x4 nie posiadają napędu kardana na przednią oś. Ruch kątowy wałów kardana zapewnia konstrukcja przegubów kardana, a zmianę odległości między przegubami zapewnia obecność wielowypustowych połączeń widełek przegubu kardana z wałem kardana. Zazwyczaj dla pojazdu stojącego kąty między wałami połączonymi przegubami Cardana nie przekraczają 5-90, ale w ruchu mogą wynosić 20 - 300. W napędzie pomiędzy głównym napędem przedniego mostu napędowego a kołami napędowymi kierowanymi podczas toczenia kąty te mogą sięgać 30 - 400, w zależności od wielkości kątów między osiami łączonych wałów, można zastosować miękkie i twarde przeguby Cardana. W pierwszym przemieszczenie kątowe wałów następuje z powodu odkształcenia elementów elastycznych (zwykle gumowych), a w drugim z powodu połączeń zawiasowych części metalowych. W samochodach stosowane są głównie sztywne przeguby uniwersalne.
2. Konstrukcja i działanie przegubów uniwersalnych i wałów.
Ryż. 136 - Lokalizacja przekładni Cardana w samochodach: a - samochodach osobowych; b - ładunek; c - d - ładunek terenowy; 1 - skrzynia biegów; 2, 4, 7, 9 i 11 - wały kardana; 3 i 10 - tylne osie napędowe: 5 - podpora pośrednia; 6 - skrzynia rozdzielcza; 8 - przedni most napędowy.
Ryż. 137 - Przeguby Cardana:
a - c - nierówne prędkości kątowe; d i d - równe prędkości kątowe; 1 - pokrywa; 2 - płytka blokująca: 3 - panewka łożyska; 4 - igły; 5 - uszczelki filcowe; 6, 10. 24 i 28 - widelce; 7 - zawór bezpieczeństwa; 8 - krzyż; 9 - olejarka; 11 - wał kardana; 12 - reflektor; 13 - samozaciskowa uszczelka olejowa; 14 - pierścień ustalający; 15 i 16 - uszczelnienia promieniowe i mechaniczne; 17 - wewnętrzna pięść; 18 - kula centralna; 19 - zewnętrzna pięść; 20 - kule napędowe; 21 - kołek; 22 - spinka do włosów; 23 - półoś; 25 i 27 - pięści półcylindryczne; 26 - dysk centralny.
Zgodnie z kinematyką przeguby Cardana dzielą się na przeguby o nierównych i równych prędkościach kątowych. Zazwyczaj we wszystkich napędach samochodów osobowych, z wyjątkiem napędu na napędzane koła kierowane, stosowane są przeguby nierównej prędkości obrotowej.
Rozważmy na przykład przekładnię kardana samochodu G AZ-53A ze sztywnymi przegubami kardana o nierównych prędkościach kątowych (ryc. 137, a). Przekładnie kardanowe tego typu są najbardziej rozpowszechnione. Takie przeguby Cardana składają się z dwóch stalowych wideł 6 i 10 zamontowanych na wałach oraz łączącej je obrotowo poprzeczki 8, zamontowanej w uszach wideł na łożyskach igiełkowych. Łożyska składające się z panewek 3 i igieł 4 są nałożone na masowe kolce krzyża 8 wykonane ze stali chromowej i zabezpieczone w uchach wideł 6 i 10 za pomocą płytek blokujących 2 z umieszczonymi pod nimi pokrywami 1. Olej uszczelki 5 zapobiegają wyciekaniu smaru z łożysk, który dostaje się przez olejarkę 9 i kanały w krzyżu. Zawór bezpieczeństwa 7 służy do usuwania nadmiaru smaru.
Inny przegub uniwersalny z łożyskiem igiełkowym, w którym zastosowano gumowe uszczelki samozaciskowe 13, a panewki łożysk mocowane są w widłach za pomocą pierścieni ustalających 14, pokazano na rys. 137, ur. Takie przeguby uniwersalne są stosowane w samochodzie GAZ-3102 Wołga. Aby bardziej niezawodnie chronić łożyska igiełkowe przed wyciekiem oleju, czasami instaluje się dwa uszczelnienia olejowe - promieniowe i mechaniczne, jak na przykład w pojazdach rodziny KamAZ (ryc. 137.6). Konstrukcja jednego z przegubów wchodzących w skład przekładni kardana musi umożliwiać osiowy ruch wału kardana. Zwykle wykorzystuje się w tym celu połączenie wielowypustowe jednego z widełek przegubu uniwersalnego z wałem.
Prosty, sztywny przegub kardana, przy dużych kątach między osiami łączonych wałów, nie jest w stanie zapewnić równomiernego obrotu wału napędzanego. Gdy widelec napędowy obraca się równomiernie, widelec napędzany obraca się nierównomiernie. Podczas jednego obrotu wału napędowego widelec napędzany podczas obrotu dwukrotnie wyprzedza widełki napędowe i dwukrotnie pozostaje w tyle. W efekcie na częściach przekładni głównej, mechanizmu różnicowego, półosi i kół powstają dodatkowe obciążenia, a ich zużycie wzrasta. Aby wyeliminować nierównomierny obrót wału napędzanego, należy zastosować napęd dwukardanowy ze sztywnymi przegubami kardana lub napęd jednokardanowy z przegubem kardana o jednakowych prędkościach kątowych.
Jeżeli w napędzie dwukardanowym kąt między osiami wału napędzanego skrzyni biegów a wałem kardana jest równy kątowi między osiami wału kardana a wałem napędowym głównego koła zębatego, to przy równomiernym obrocie napędzanego wał skrzyni biegów, wał napędowy głównego koła zębatego również będzie się równomiernie obracał. W takim przypadku oba widły zamontowane na wale kardana muszą znajdować się w tej samej płaszczyźnie.
Przeguby uniwersalne stałoprędkościowe zapewniające równomierny obrót wału napędzanego to najczęściej przeguby kulowo-krzywkowe. Na przednich osiach napędowych samochodów rodzin ZIL, GAZ i UAZ stosuje się przeguby kulowe o równych prędkościach kątowych z długimi rowkami (ryc. 137, d). Zwrotnica zewnętrzna 19, na której wypustach osadzona jest piasta koła, jest wykonana jako jedna część z napędzanym widelcem, natomiast zwrotnica wewnętrzna 17, z wypustami wchodzącymi w otwór przekładni osi mechanizmu różnicowego, jest odkuwana jako jedna część z napędem widelec. Widły są połączone ze sobą za pomocą czterech prowadzących kulek 20 umieszczonych w rowkach wideł. Aby wycentrować widły, na ich końcach znajdują się kuliste wgłębienia, w które umieszczona jest centralna kulka 18. Kulki napędowe 20 przenoszą moment obrotowy z widełek napędowych na napędzane. Centralna kulka 18 zapobiega wysuwaniu się kulek napędowych z rowków. Kula centralna posiada łasicę, która przy montażu przegubu uniwersalnego obraca się w kierunku włożonej kulki napędowej. Sworzeń 22, umieszczony w kanale osiowym widelca napędzanego, jednym końcem wchodzi w otwór centralnej kuli 18, blokując zmontowany przegub Cardana.
Rowki rozdzielające mają taki kształt, w którym kulki napędowe niezależnie od ruchów kątowych wideł znajdują się zawsze w płaszczyźnie stanowiącej dwupokoleniową kąt pomiędzy osiami wideł napędzających i napędzanych. Dzięki temu oba widły mają tę samą prędkość obrotową.
Przegub uniwersalny krzywkowy (ryc. 137, e) składa się z wideł 24 i 28, półcylindrycznych zwrotnic 25 i 27 oraz centralnej tarczy 26 włożonej w wewnętrzne rowki tych pięści, których cylindryczne powierzchnie pokrywają widelce 24 i 28 Taki przegub działa jak dwa przeguby o nierównych prędkościach kątowych. W jednej płaszczyźnie widelce obracają się względem pięści, a w drugiej płaszczyźnie razem z nimi względem dysku centralnego. Takie zawiasy są instalowane w pojeździe Ural-4320.
Aby uzyskać wystarczającą wytrzymałość przy niewielkiej masie, wały przegubowe są zwykle wykonane w postaci rur stalowych. Widełki przegubu uniwersalnego przyspawane są do wałów lub nakładane na wypusty końcówki przyspawanej do rury. To złącze przesuwne jest osłonięte gumową osłoną.
W samochodach osobowych z przedłużeniem skrzyni biegów stosuje się przekładnię kardana z jednym wałem napędowym (ryc. 138, a).
Ryż. 138 - Przekładnie kardana:
a - z jednym wałem; b - z dwoma wałami (samochód ZIL-l30); c - z dwoma wałami i elastycznym przegubem (samochód VAZ-2101 Zhigulya; 1 i 3 - widelce; 2 i 19 - złączki olejowe; 4 - tuleja wielowypustowa; 5 - końcówka z wypustami; 6. 14 i 18 - uszczelki olejowe; 7 - osłona szyta; 8 - wał przegubowy; 10 - poduszka podporowa; 13 - nakrętka mocująca łożysko podporowe pośrednie; 16 - widełki ślizgowe; 20 - zacisk; 21 - łożysko kulkowe; i 3, mogą poruszać się po wypustach końcówki 5, przyspawanej do wału 8. Koniec wału jest przyspawany do końcówki przegubu uniwersalnego 9. Gumowa osłona falista 7 chroni złącze wielowypustowe przed zabrudzeniem.
Smar dostaje się przez olejarkę 2 i jest zatrzymywany przez uszczelkę olejową 6.
W dwuosiowych samochodach ciężarowych z napędem na tylną oś najczęściej stosowana jest przekładnia napędowa, składająca się z wału pośredniego i półosi tylnej osi (ryc. 138.6). W tym przypadku jeden przegub uniwersalny łączy wał napędzany skrzyni biegów z przednim końcem wału pośredniego 10. Drugi, środkowy przegub uniwersalny, łączy wał pośredni 10 i wał napędowy 8 tylnej osi.
Przekładnię z elastycznym przegubem, składającą się z zawiasu z elastycznym gumowym sprzęgłem 24, samochodu VAZ-2101 Zhiguli pokazano na ryc. 138, w. Na wsporniku pośredniego wału napędowego samochodu ZIL-130 (ryc. 138.6), wewnątrz poduszki 11 ze wspornikiem 12 zabezpieczonym zaciskiem 20, umieszczone jest łożysko kulkowe 22 z uszczelkami 18
WYKŁAD nr 9
TEMAT: MOSTKI SAMOCHODOWE.
PLAN:
1.Rodzaje mostów.
2. Belka osi napędowej.
3. Most sterowany.
1.Rodzaje mostów.
Na przednią i tylną oś pojazdu działają siły pionowe, wzdłużne i poprzeczne działające pomiędzy powierzchnią nośną a ramą lub nadwoziem pojazdu. Tylna oś jest zwykle napędzana, a przednia oś jest kierowana. Siły pionowe przenoszone są przez elastyczne elementy zawieszenia, a siły wzdłużne i poprzeczne zarówno przez zawieszenie, jak i specjalne drążki. Podczas przenoszenia momentu obrotowego na oś napędową powstaje moment reaktywny, który ma tendencję do obracania osi w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu kół napędowych. Podczas hamowania na osie pojazdu działają momenty hamujące w przeciwnym kierunku. Zwykle momenty te przenoszone są z osi na ramę za pośrednictwem sprężyn, ale w przypadku zawieszeń wyważonych, pneumatycznych i niezależnych do ich przenoszenia służą dźwignie lub drążki.
Tylna oś napędowa jest zwykle wykonana w postaci pustej belki, wewnątrz której umieszczone są główne koło zębate, półosie mechanizmu różnicowego i półosi, a piasty kół są przymocowane na zewnątrz.
Ryż. 139 - Mosty:
a - napęd tylny ciągły; b - dzielony napęd z niezależnym zawieszeniem kół; c - przód ciągły z zależnym zawieszeniem kół; d - przedni podział z niezależnym zawieszeniem kół, rzeźbione mosty - sztywne belki łączące prawe i lewe koło (ryc. 139, a). W samochodach z niezależnym zawieszeniem oś napędowa jest dzielona (ryc. 139.6).
Oś przednia może być również wykonana jako ciągła (ryc. 139, c) z zależnym zawieszeniem kół lub dzielona, jeśli zawieszenie jest niezależne (ryc. 139, d) w przypadku pojazdów terenowych oś przednia jest połączona, tj. jednocześnie napędzana i sterowany. W pojazdach wieloosiowych czasami stosuje się osie podporowe, które służą jedynie do przenoszenia obciążeń pionowych z ramy na koła.
2. Belka osi napędowej.
Belka osi napędowej może być rozłączna i składać się z dwóch części połączonych śrubami (samochody osobowe oraz lekkie i średnie samochody ciężarowe) lub jednoczęściowej, wykonanej w formie belki pełnej z częścią środkową w kształcie pierścienia (samochody osobowe oraz samochody ciężarowe o średniej i dużej ładowności).
Na ryc. 140 pokazuje belkę tylnej osi GAZ-53A. Czopy 5 są przyspawane do skrzyni korbowej 7, posiadające obrobione maszynowo czopy 1 i 2 pod łożyska piast kół. Pokrywa 13 jest przyspawana do tylnej części skrzyni korbowej. Wgłębienia 11 zapewniają luzy montażowe podczas montażu skrzyni biegów. Stalowe kołnierze 4 są wciskane i przyspawane do osi 5, do których przymocowane są tarcze hamulcowe. Wciśnięta tuleja 3 uszczelniacza olejowego służy jako ogranicznik wewnętrznego pierścienia łożyska piasty koła. Łożyska piasty są osadzone na czopach szlifowanych 1 i 2 osi i zabezpieczone nakrętkami i przeciwnakrętkami nakręconymi na końce osi. Wspornik 8 i wspornik 9, przyspawane do tylnej ścianki obudowy, służą do mocowania przewodów hamulcowych. Otwór wlewu oleju znajduje się na obudowie przekładni głównej.
Rodzaje przekładni głównych. Zadaniem przekładni głównej jest zwiększenie momentu obrotowego i przeniesienie go na półosie umieszczone pod kątem 900 do osi wzdłużnej pojazdu. Jego konstrukcja powinna być zwarta, a działanie płynne i ciche. Główne części przekładni podlegają dużym obciążeniom, dlatego wymagana jest duża precyzja przy regulacji łożysk i załączaniu przekładni. Główne koła zębate mogą być przekładnią lub ślimakiem. Główny bieg, w którym jedna para kół zębatych nazywana jest pojedynczą, dwie pary - podwójną.
Ryż. 141 – pojedynczy bieg główny.
Pojedyncza przekładnia główna (ryc. 141, a i 6), składająca się z pary kół zębatych stożkowych o stałym zazębieniu, jest stosowana głównie w samochodach osobowych oraz lekkich i średnich ciężarówkach. Znajdujące się w nim koło napędowe jest połączone z przekładnią kardana, a koło napędzane jest połączone ze skrzynką różnicową, a poprzez mechanizm różnicowy z półosiami. Pojedyncze koło główne może być wyposażone w konwencjonalne koła zębate stożkowe (ryc. 141, a) i hipoidalne (ryc. 141,6). Przekładnia hipoidalna działa bardziej niezawodnie, płynniej i ciszej niż konwencjonalne spiralne przekładnie stożkowe.
Ryż. 140 - Belka tylnego mostu napędowego:
1 i 2 - czopy łożysk piast; 3 - tuleja uszczelnienia olejowego; 4 - kołnierz; 5 - oś; 6 - poduszka sprężynowa; 7 - skrzynia korbowa; 8 - wspornik; 9 - wspornik trójnika; 10 - otwór na odpowietrznik; 11 - wgłębienia; 12 - otwór na spust oleju; 13 - pokrywa skrzyni korbowej.
Pojedyncze koła zębate z przekładniami stożkowymi ze spiralnymi zębami są stosowane w samochodach rodzin ZAZ i UAZ, a hipoidalne pojedyncze koła zębate są stosowane w samochodach GAZ-53A, GAZ-53-12, GAZ-3102 Wołga i rodziny VAZ Zhiguli. Przekładnia hipoidalna pozwala na obniżenie podłogi nadwozia samochodu osobowego, gdyż oś jej przekładni napędowej może znajdować się poniżej osi koła napędzanego (oś tylnej osi), a co za tym idzie, środka ciężkości samochodu jest obniżony i poprawia się jego stabilność.
Podwójne przekładnie są instalowane w pojazdach o dużej ładowności i w niektórych pojazdach o średniej ładowności, gdy całkowite przełożenie musi być znaczne, ponieważ zużywane są duże momenty obrotowe. W podwójnym kole głównym (ryc. 141.6) moment obrotowy jest zwiększany sekwencyjnie przez dwie pary kół zębatych, z których jedna jest stożkowa, a druga cylindryczna. Całkowite przełożenie podwójnego biegu jest równe iloczynowi przełożeń par komponentów.
3. Most sterowany.
Przednia oś samochodu GAZ-53A (ryc. 154, a) to belka, w której zwrotnice 10 są zamontowane na 15 sworzniach 11 zamocowanych na stałe za pomocą stoperów. Belka jest wytłoczonym dwuteownikiem, z dwoma platformami mocowanie sprężyn łączących go z ramą. Środkowa część belki jest zakrzywiona, aby zapewnić niższy środek ciężkości pojazdu.
Tarcze hamulcowe 9 są przymocowane do kołnierzy zwrotnic 10. Piasty kół są zamontowane na dwóch łożyskach stożkowych 4 i 5. Aby przymocować piasty kół do zwrotnic, służy podkładka i nakrętka koronowa, która jest zawleczona i zakryty czapką.
Zwrotnice mogą swobodnie obracać się na czopach dzięki łożyskom w postaci dwóch tulei z brązu wciskanych w ucha zwrotnic oraz łożysku oporowemu 16 zamontowanemu pomiędzy zwrotnicą a uchem belki przedniej osi. Luz osiowy pomiędzy zwrotnicą a uchem belki.
Ryż. 153 - Elementy napędowe przednich kół napędowych samochodu GAZ-66:
1 - kołnierz wiodący; 2 ~ kanał dopływu powietrza; 3 - pokrywa kołnierza; 4 i 5 ~ nakrętki łożyskowe; 6 - podkładka zabezpieczająca; 7 - podnóżek; 8 - piasta; 9 ~ zewnętrzna pięść; 10 - zawór odcinający powietrze; 11 - koło; 12 - blok uszczelniający; 13 - sworzeń królewski; 14 ~ dźwignia; 15 - tuleja; 16 - uszczelka olejowa; 17 - przegub kulowy; 18 - wewnętrzna pięść; 19 - oś; 20 - tarczę hamulcową reguluje się instalując podkładki 12.
Łożyska piast kół zawierają smar stały, którego wyciekom zapobiega uszczelka olejowa.
W stożkowych otworach oczka w lewej zwrotnicy dźwignie 13 i 21 przekładni kierowniczej są zabezpieczone nakrętkami. Śruby 20 na dźwigniach 21 ograniczają maksymalny kąt obrotu kół opierających się o belkę przedniej osi. Olejarki 22 służą do smarowania łożyska oporowego 16 i tulei z brązu osi kierowanej.
7 ..> Skrzynia biegów (skrzynia biegów)
Skrzynia biegów służy do zmiany momentu obrotowego przenoszonego z silnika na koła napędowe samochodu w szerokim zakresie podczas ruszania i przyspieszania. Dodatkowo skrzynia biegów umożliwia jazdę do tyłu oraz pozwala na długotrwałe oddzielenie silnika od kół napędowych, co jest niezbędne w przypadku pracy silnika na biegu jałowym w czasie jazdy lub podczas postoju pojazdu.
Nowoczesne samochody wykorzystują głównie mechaniczne przekładnie krokowe z przekładniami zębatymi. Liczba biegów do przodu wynosi zwykle cztery lub pięć, nie licząc biegów wstecznych.
Zmiana biegów w nich odbywa się poprzez przesuwanie kół zębatych, które zazębiają się naprzemiennie z innymi biegami lub poprzez blokowanie kół zębatych na wale za pomocą synchronizatorów. Synchronizatory wyrównują prędkość obrotową włączonych kół zębatych i blokują jedno z nich wałem napędzanym. Ruchem przekładni lub synchronizatorów steruje kierowca, gdy sprzęgło jest wyłączone. W zależności od liczby biegów do przodu, skrzynie biegów są trzybiegowe, czterobiegowe itp.
Skrzynia biegów składa się z:
Furman zawiera wszystkie główne elementy i części skrzyni biegów. Jest on przymocowany do obudowy sprzęgła, która z kolei jest przymocowana do silnika. Ponieważ przekładnie skrzyni biegów podczas pracy podlegają dużym obciążeniom, muszą być dobrze nasmarowane. Dlatego skrzynia korbowa jest wypełniona do połowy objętości olejem przekładniowym (w niektórych modelach samochodów stosuje się olej silnikowy).
Wały skrzynkowe koła zębate obracają się w łożyskach zamontowanych w skrzyni korbowej i mają zestawy kół zębatych o różnej liczbie zębów.
Synchronizatory niezbędne do płynnej, cichej i pozbawionej wstrząsów zmiany biegów poprzez wyrównywanie prędkości kątowych obracających się kół zębatych.
Mechanizm przełączający Bieg służy do zmiany biegów w skrzyni biegów i sterowany jest przez kierowcę za pomocą dźwigni znajdującej się wewnątrz samochodu. W tym przypadku urządzenie blokujące nie pozwala na jednoczesne włączenie dwóch biegów, a urządzenie blokujące zapobiega samoistnemu wyłączeniu biegów.
Jak zmienia się moment obrotowy (obr/min) na różnych biegach? Rozumiemy to na przykładzie.
Przełożenie jednej pary kół zębatych
Weźmy dwa biegi, nie bądźmy leniwi i policzmy liczbę ich zębów. Pierwszy bieg ma 20 zębów, a drugi 40. Oznacza to, że przy dwóch obrotach pierwszego biegu, drugi wykona tylko jeden obrót (przełożenie wynosi 2).
Przełożenie dwóch biegów
Na zdjęciu pierwszy bieg („A”) ma 20 zębów, drugi („B”) ma 40, trzeci („C”) znowu ma 20, czwarty („D”) ma znowu 40. I tak dalej istnieje bardzo prosta arytmetyka. Wał wejściowy skrzyni biegów i koło zębate „A” obracają się z prędkością powiedzmy 2 cm3 na minutę. Koło zębate „B” obraca się 2 razy wolniej, to znaczy ma 1 cm3 obr./min, a ponieważ koła zębate „B” i „C” są zamontowane na tym samym wale, trzeci bieg również osiąga 1 cm3 obr./min. Następnie bieg „G” będzie obracał się 2 razy wolniej - 500 obr./min. Z silnika na wał wejściowy skrzyni biegów dociera 2 cm3 obr./min, a wychodzi 500 obr./min. W tej chwili wał pośredni skrzyni biegów ma prędkość obrotową 1 cm3.
W tym przykładzie przełożenie pierwszej pary biegów wynosi dwa, a drugiej pary biegów również dwa. Całkowite przełożenie tego schematu wynosi 2x2=4. Oznacza to, że liczba obrotów na wale wtórnym skrzyni biegów zmniejsza się 4 razy w porównaniu z wałem pierwotnym. Należy pamiętać, że jeśli rozłączymy biegi „B” i „D”, wał wtórny skrzyni nie będzie się obracał. Jednocześnie zatrzymuje się przenoszenie momentu obrotowego na koła napędowe samochodu, co odpowiada biegowi neutralnemu w skrzyni. Bieg wsteczny, czyli obrót wału wtórnego skrzyni biegów w przeciwnym kierunku, zapewnia dodatkowy, czwarty wał z biegiem wstecznym. Aby uzyskać nieparzystą liczbę par kół zębatych niezbędny jest dodatkowy wał, wtedy moment obrotowy zmienia swój kierunek.
Schemat przeniesienia momentu obrotowego po włączeniu biegu wstecznego
1 - wał wejściowy; 2 - koło zębate wału wejściowego; 3 - wał pośredni;
4 - wał biegu i biegu wstecznego; 5 - wał wtórny
Ponieważ skrzynia biegów prawdziwego samochodu ma duży zestaw biegów, włączając różne pary biegów, mamy możliwość zmiany ogólnego przełożenia skrzyni.
Na przykład w skrzyni biegów samochodu VAZ-2105 następujące przełożenia wynoszą:
R. 3,53 - rewers
Takie niewygodne liczby uzyskuje się dzieląc liczbę zębów jednego koła zębatego przez niewygodnie podzielną liczbę zębów drugiego i dalej wzdłuż łańcucha. Jeżeli przełożenie przekładni jest równe jeden (1,00), oznacza to, że wał wtórny obraca się z tą samą prędkością kątową co wał pierwotny. Przekładnia, w której prędkość obrotowa wałów jest równa, nazywa się zwykle - prosty i z reguły jest to czwarty bieg.
Przyjrzyjmy się znaczeniu zmiany biegów na przykładzie roweru sportowego, ponieważ nowoczesne rowery również mają przerzutki. Właściciele takich pojazdów zauważyli, że przy włączonej tylnej zębatce o dużej liczbie zębów pedałowanie jest łatwe, ale prędkość roweru jest niska. Jeśli zmienisz zębatkę na mniejszą (z mniejszą liczbą zębów), prędkość wzrośnie, ale zwiększy się obciążenie pedałów. Zmieniając zębatki (przerzutki) w swoim rowerze, znajdziesz optymalny tryb jazdy, biorąc pod uwagę Twoje siły i warunki drogowe.
Tę samą zasadę stosuje się w samochodzie. W zależności od warunków drogowych i biorąc pod uwagę możliwości silnika, konieczna jest zmiana biegów w skrzyni biegów. Pierwszy bieg i bieg wsteczny są „najmocniejsze” i silnikowi nie sprawia trudności kręcenie kołami, jednak w tym przypadku samochód jedzie powoli. I na przykład podczas jazdy pod górę na „zwinnym” piątym i czwartym biegu silnik nie ma wystarczającej mocy (podobnie jak rowerzysta) i trzeba przełączać na niższe, ale „mocne” biegi. Pierwszy bieg jest niezbędny, aby samochód mógł ruszyć, aby silnik mógł ruszyć ciężkiego, żelaznego „potwora”. Ponadto, zwiększając prędkość ruchu i tworząc pewną rezerwę bezwładności, możesz przełączyć się na drugi bieg, który jest słabszy, ale szybszy, a następnie na trzeci, czwarty i piąty bieg. Wszystkie etapy zmiany biegu na wyższy – od pierwszego do piątego – należy przechodzić sekwencyjnie. Zmienianie biegów w kolejności malejącej można wykonać „przeskakując stopień”, a nawet po kilku - dwóch, trzech i tak dalej. Normalny tryb jazdy samochodu to czwarty lub piąty bieg, ponieważ są one najszybsze i najbardziej ekonomiczne.
