Od czego zależy sprawność transmisji. Przepisy ruchu samochodowego

PRZENIESIENIE MOMENTU SILNIKA DO JAZDY

Na nowoczesne samochody i ciągniki, zarówno zagraniczne, jak i krajowe, są używane silniki tłokowe wewnętrzne spalanie, w rozwoju których powstała tendencja do zwiększania ich prędkości. Prowadzi to do ich zwartości i niskiej wagi. Jednak z drugiej strony prowadzi to do tego, że moment obrotowy na wale tych silników jest znacznie mniejszy niż moment, który musi być dostarczony na koła napędowe maszyny, pomimo stosunkowo Wielka moc te silniki. W związku z tym, aby uzyskać niezbędny moment obrotowy na kołach napędowych do ruchu, konieczne jest wejście do układu - "silnik - koła napędowe" dodatkowe urządzenie, zapewniający nie tylko przenoszenie momentu obrotowego silnika, ale także jego wzrost. Rolę tego urządzenia w nowoczesnych samochodach i ciągnikach pełni przekładnia. Transmisja obejmuje cała linia mechanizmy: sprzęgło, skrzynia biegów, kardana, przekładnie główne, zwolnice, mechanizmy wahadłowe oraz skrzynie dodatkowe (skrzynie rozdzielcze) ustawiające stałe przełożenie. Moment obrotowy z silnika przekazywany jest do skrzyni biegów przez sprzęgła. Na nowoczesne samochody głównym nurtem były sprzęgła cierne sprzęgło. Stosunek momentu tarcia sprzęgła M m do momentu znamionowego silnika Me nazywamy współczynnikiem bezpieczeństwa sprzęgła β:

β = M m / M e (1)

Wartość tego współczynnika zmienia się w szeroki zasięg(1,5 - 3,8) dla samochody ciężarowe i ciągników i dobierana jest na podstawie warunków wielkości pracy tarcia podczas poślizgu podczas przyspieszania ciągnika, a także ochrony przed awariami części silnika i przekładni w przypadku ewentualnych przeciążeń.

Przy doborze współczynnika β bierze się również pod uwagę możliwą zmianę współczynnika tarcia tarcz sprzęgłowych, zmniejszenie nacisku sprężyn na skutek zużycia powierzchni ciernych itp. Ze sprzęgła moment obrotowy jest przekazywane przez skrzynię biegów i inne elementy przekładni do kół napędowych. W przypadku braku poślizgu między tarczą napędową a napędzaną sprzęgła (δ sprzęgło = 0) przełożenie skrzyni biegów w ogólna perspektywa zostanie określony:

i tr = ω е / ω к = n е / n к, (2)

gdzie ω е i n е - odpowiednio prędkość kątowa i częstotliwość obrotu wał korbowy silnik;

ω do i n do - odpowiednio prędkość kątowa i częstotliwość obrotu kół napędowych.

Równość (2) można przedstawić jako:

i tr = i do ∙ i pk ∙ i gl ∙ ii kp = i do ∙ i pk ∙ i około, (2΄)

gdzie i do - przełożenie skrzyni biegów;

i рк - przełożenie sprawa transferowa;

i ch - przełożenie przekładni głównej (centralnej);

i jest przełożeniem mechanizmu wahadłowego;

i kp - końcowe (końcowe) przełożenie;

i о - stałe przełożenie zaimplementowane w przekładni głównej, przekładni kierowniczej, zwolnicach oraz w innych skrzyniach biegów.

Moment obrotowy na kołach napędowych maszyny jest określony przez:

M k = M e ∙ i tr ∙ η tr, (3)

tr - Wydajność transmisji, który jest określany ze stosunku:

η tr = N do / N e = (N e - N tr) / N e = 1- (N tr / N e), (4)

gdzie N do - moc dostarczana do kół napędowych;

N tr to moc tracona w transmisji.

Sprawność przekładni ηtr uwzględnia straty mechaniczne występujące w łożyskach, sprzęgłach zębatych skrzyni biegów, przekładni centralnej i głównej oraz straty podczas mieszania oleju. Sprawność transmisji jest zwykle określana eksperymentalnie. Zależy to od rodzaju konstrukcji przekładni, wykonania i montażu, stopnia obciążenia, lepkości oleju itp. Sprawność nowoczesnych przekładni samochodowych i ciągnikowych w nominalnym trybie pracy mieści się w zakresie 0,8..0,93 i zależy od liczby par kół zębatych połączonych szeregowo η kp = 0,97..0,98; η c.p. = 0,975...0,990.

Obliczenie przełożeń przekładni rozpoczyna się od obliczenia przełożenia na pierwszym i najwyższym biegu. Liczba najwyższego biegu zależy od tego, ile kroków jest założonych dla skrzyni biegów projektowanego samochodu (trzy, cztery, pięć ...). Przełożenie pierwszego biegu powinno zapewniać pokonanie największych oporów drogowych na ruch pojazdu. W tym przypadku wartości siły stycznej, w oparciu o dostarczany moment obrotowy silnika przy Mk max, pożądane jest, aby były równe maksymalnej stycznej sile adhezji, tj.

gdzie i tr1,  tr1 - odpowiednio przełożenie i sprawność na pierwszym biegu;

 к - współczynnik obciążenia kół napędowych; dla 4x2 k = 0,70...0,75; dla 4x4 k = 1,0;

r to - dynamiczny promień kół napędowych, m;

M a - pełna masa samochód;

g jest przyspieszeniem grawitacyjnym;

 - maksymalna wartość współczynnik przyczepności (przyjęty w zakresie 0,7…0,8).

Ryż. 1. Zewnętrzna charakterystyka prędkości silnika gaźnika

W większości samochodowych skrzyń biegów przy zmianie z najwyższego na pierwszy bieg uruchamiane są dwie dodatkowe pary kół zębatych walcowych, a następnie

, (11)

gdzie  tr to sprawność przekładni na najwyższym biegu (jej wartości przyjęto przy obliczaniu mocy silnika odpowiadającej prędkości maksymalnej);

 c - przyjmuje się sprawność jednej cylindrycznej pary kół zębatych równą 0,985.

Wartości promienia dynamicznego kół napędowych są przyjmowane jako równe wartości ich obliczonego promienia toczenia. Wartość obliczonego promienia toczenia przyjmuje się (po doborze rozmiaru opony, na podstawie maksymalnego obciążenia i maksymalnej prędkości) zgodnie z literaturą referencyjną lub oblicza się według wzoru:

, (12)

gdzie d jest średnicą obręczy koła, m;

b- wysokość profilu opony, m;

 y - współczynnik skurczu, przyjęty w zakresie 0,92 ... 0,95.

Z wyrażenia (10) mamy

. (13)

Przy określaniu przełożenia skrzyni biegów na najwyższym biegu i tr z wychodzimy z tego, że na tym biegu maksymalna prędkość ruchu zostanie uzyskana, gdy silnik będzie pracował w trybie Vmax, to

,

. (14)

W wyrażeniu (14) następujące wymiary parametrów:

W wyrażeniu (14) prędkość kątowa  v max odpowiada maksymalnej zadanej prędkości ruchu. Z tym prędkość kątowa silnik rozwija moc Ne v max niezbędną do jazdy z maksymalną prędkością.

Nie mylić  v maks z  n lub z  = 1,2  n .

Wartość  v max można z wystarczającą dokładnością wyznaczyć z wykresu charakterystyki prędkości zewnętrznej silnika lub obliczyć ze wzoru (7) metodą kolejnych przybliżeń.

Przełożenia przekładnie na innych biegach są określane na podstawie faktu, że najbardziej racjonalna jest zmiana przełożeń zgodnie z prawem postępu geometrycznego (zapewnia to stały przedział zmian prędkości wału korbowego silnika podczas przyspieszania o różne biegi- największa produktywność i ekonomia), wtedy

itp.

, (15)

gdzie z jest akceptowaną liczbą biegów skrzyni;

q jest mianownikiem postępu geometrycznego.

Mianownik określa wzór

. (16)

Jeżeli konieczne jest określenie przełożenia skrzyni biegów, przyjmuje się zwykle, że najwyższy bieg prosty. Wtedy i tr z jest przełożeniem przekładni głównej i przekładni głównej (jeżeli przewiduje to konstrukcja przekładni). W takim przypadku przełożenia skrzyni biegów można określić za pomocą następujących wyrażeń:

;

itp.

.. (17)

Jeśli najwyższy bieg przyspiesza, tj. ja do z<1, прямой передачей является передача (z-1). Тогда

itp.

. (18)

5. Obliczanie i budowa uniwersalnych charakterystyk dynamicznych samochodu

Do oceny porównawczej właściwości trakcyjnych i dynamicznych pojazdów o różnej masie i mocy stosuje się specyficzny wskaźnik - czynnik dynamiczny.

Współczynnik dynamiczny określa wzór

, (19)

gdzie P do - styczna siła trakcyjna pojazdu, N;

Р w - siła oporu powietrza, N;

G - masa pojazdu, N.

Styczną siłę trakcyjną pojazdu i siłę oporu powietrza określają wzory

, H (20)

, H (21)

Charakterystyka dynamiczna samochodu to graficznie wyrażona zależność czynnika dynamicznego od prędkości samochodu na różnych biegach.

Do obliczenia odpowiedzi dynamicznej wykorzystywana jest charakterystyka prędkości (zewnętrzna) silnika.

Obliczenia wykonuje się dla trybów pracy silnika odpowiadających prędkości kątowej obrotu wału korbowego – 20, 40, 50, 60, 80, 100 i 120%  n w następującej kolejności:

1. Zgodnie ze wzorem

, km/h (22)

obliczane są dla wszystkich trybów pracy silnika na każdym biegu prędkości ruchu.

Dla tych samych trybów pracy silnika wartości stycznej siły ciągu i siły oporu powietrza są określone wzorami (20) i (21).

Wielkość współczynnika dynamicznego zależy od masy pojazdu. Dlatego obliczanie i konstruowanie charakterystyki przeprowadza się najpierw dla samochodu pustego, a następnie za pomocą konstrukcji dodatkowych przekształcają ją w charakterystykę uniwersalną, pozwalającą na znalezienie współczynnika dynamicznego dla dowolnej masy samochodu lub samochodu z przyczepa (pociąg drogowy). Masa własna pojazdu jest równa masie własnej pojazdu G o plus masa kierowcy

G por = G o + G c.

Wyniki obliczeń uniwersalnych cech samochodu wpisuje się do tabeli.

Tabela 2

Uniwersalne parametry odpowiedzi dynamicznej

Współczynnik obciążenia samochodu G = 1 odpowiada samochodowi pustemu, a G = 2 - samochodowi o masie równej dwukrotności masy samochodu nieobciążonego

, (23)

Zgodnie z wynikami obliczeń, w zależności od liczby biegów, w zależności od trybu prędkości pojazdu, wykreśla się wykres charakterystyki dynamicznej D = f (v) dla współczynnika obciążenia Г = 1 (pojazd pusty) ( Rys. 2).

Ryż. 2. Uniwersalna dynamiczna odpowiedź

Na skonstruowaną charakterystykę przykładana jest od góry druga oś odciętych, na której kreślona jest wartość współczynnika obciążenia G = 2 i G = 3.

W skrajnym lewym punkcie górnej osi odciętej współczynnik Г = 1, co odpowiada pustemu samochodowi; w skrajnym punkcie po prawej stronie odkładamy maksymalną wartość Г = 3. Następnie nakładamy na górną odciętą szereg pośrednich wartości współczynnika obciążenia i wyciągamy z nich piony, aż przecinają się z dolną odciętą.

Ponieważ współczynnik dynamiczny przy Г = 2 jest o połowę mniejszy od pustego samochodu (przy Г = 3 - trzy razy mniej), to skala współczynnika dynamicznego na drugiej osi y powinna być dwukrotnie większa niż na pierwszej osi przechodzącej przez punkt Г = 1 Jednoznaczne podziały czynnika dynamicznego na obu rzędnych są połączone nachylonymi liniami prostymi. Punkty przecięcia tych linii z pozostałymi pionami tworzą skalę na każdym pionie dla odpowiedniej wartości współczynnika obciążenia pojazdu.

Na skonstruowanej charakterystyce należy wskazać strzałkami, jak określić przy jakich prędkościach możliwy jest równomierny ruch samochodu po dowolnej wybranej drodze przy dwóch różnych wartościach współczynnika obciążenia pojazdu. Zgodnie z uniwersalną charakterystyką dynamiczną konieczne jest wyznaczenie maksymalnych prędkości jazdy i maksymalnych kątów wznoszenia dla biegów w danych warunkach drogowych przy współczynnikach obciążenia odpowiadających pojazdowi nieobciążonemu oraz pojazdowi z pełnym obciążeniem zgodnie z określoną nośnością.

Przy znanej wartości współczynnika dynamicznego maksymalny kąt wznoszenia określa się na podstawie następującego wyrażenia

Ruch pod górę o maksymalnym kącie następuje pod warunkiem, że silnik pracuje z maksymalnym momentem obrotowym Mk max. W tym przypadku wartości współczynnika dynamicznego D max nie powinny przekraczać wartości współczynnika dynamicznego przyczepności D 

.

Współczynnik oporu toczenia f jest funkcją prędkości jazdy.

, (24)

gdzie jest wartość współczynnika oporu toczenia przy prędkości V<30 км/ч.

Ponieważ na przypisaniu wartość jest podawana podczas jazdy z określoną prędkością na poziomym odcinku drogi, to

. (25)

Wyniki obliczeń prędkości maksymalnych i maksymalnych kątów uniesienia pojazdu dla biegów o różnych obciążeniach wpisuje się do tabeli.

Tabela 3

Maksymalne prędkości jazdy i maksymalne kąty wznoszenia