Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Трансмиссии изучаемых автомобилей
1. Назначение и типы трансмиссий
2. Назначение элементов механической трансмиссии автомобилей.
3. Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Назначение и типы трансмиссий.
Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля.
Трансмиссия предназначена для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.
На автомобилях применяются трансмиссии различных типов:
-по конструкции: механическая, гидрообъёмная, электрическая, гидромеханическая, электромеханическая;
— по изменению крутящего момента: ступенчатая, бесступенчатая, комбинированная.
Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии.
По сравнению с другими типами трансмиссий, механические трансмиссии имеют следующие преимущества: просты по конструкции, имеют небольшую массу, экономичны, надежны в работе и имеют высокий КПД.
Недостатком является: разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово-скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, правильность выбора передачи и момента переключения передач зависит от квалификации водителя, а частые переключения передач в условиях города приводят к сильной утомляемости водителя.
Назначение элементов механической трансмиссии автомобилей.
Механическая трансмиссия автомобиля может включать: сцепление, коробку переключения передач, раздаточную коробку передач, карданную передачу, главную передачу, межосевой дифференциал, межколёсный дифференциал, полуоси, шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) и блокировки межосевого и колесных дифференциалов.
Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.
Коробка переключения передач (КПП) служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.
Карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента от вторичного вала коробки передач на вал главной передачи, расположенных под углом друг к другу.
Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передаче его на полуоси ведущих колес.
Межколёсный дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами. Он позволяет полуосям вращаться с разными угловыми скоростями, что необходимо при повороте автомобиля.
Полуоси предназначены для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колёсам.
Шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам.
ШРУСы устанавливаются в трансмиссии переднеприводных автомобилей, где главная передача и дифференциал размещаются в картере коробки передач. В конструкции трансмиссии используется, как правило, два шарнира для соединения с дифференциалом (внутренние шарниры) и два шарнира для соединения с колесами (внешние шарниры). Между шарнирами располагаются приводные валы.
Раздаточная коробка передач, межосевой дифференциал и блокировки межосевого и колесных дифференциалов являются дополнительными элементами систем полного привода.
Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента по осям автомобиля и его увеличения при необходимости.
Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими мостами.
Раздаточная коробка и межосевой дифференциал могут быть объединены в одном корпусе.
Ручная или автоматическая блокировки межосевого и межколесных дифференциалов предназначены для полной реализации полноприводных возможностей автомобилей.
Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Для характеристики автомобилей применяют колёсную формулу, в которой первая цифра указывает общее число колёс, а вторая – число ведущих колёс (рис. 1).
с передним расположением ДВС и задними ведущими колесами (рис. 1, а)
В трансмиссию входят: сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8.
Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 — к задним ведущим колесам.
Достоинства: такое взаимное расположение двигателя и механизмов трансмиссии обеспечивает равномерное распределение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова.
Недостатки: необходимость применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.
Рисунок 1 — Схемы механических трансмиссий:
а — в — 4×2; г — 4×4; д — 6×4; е — 6×6; ж — 8×8;
1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 — главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 — карданный шарнир (ШРУС); 10 — раздаточная коробка; 11 — межосевой дифференциал.
с передним расположением ДВС и передними ведущими колесами (рис. 1, в)
Такие трансмиссии не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал, объединённые в общем корпусе, и привод ведущих колес, состоящий из ШРУСов 9 и полуосей 4.
Эта трансмиссия проста по конструкции, компактна, имеет небольшую массу.
Достоинства:переднее расположение двигателя и трансмиссии (см. рис. 2, в) улучшает управляемость и устойчивость автомобиля.
Недостатки: при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки.
с задним расположением ДВС и задними ведущими колесами (рис. 1, б)
Устройство трансмиссии повторяет предыдущий вариант, но ШРУСы могут и не применяться.
Достоинства: обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов.
Недостатки: ухудшается безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях.
с передним расположением ДВС (рис. 1, г)
В трансмиссию входят: сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, задний ведущий мост 5 (с главной передачей, дифференциалом и полуосями), передний ведущий управляемый мост 5 (имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде полуосей со ШРУСами 9), раздаточную коробку 10 с межосевым дифференциалом, соединенную с мостами и коробкой передач 3 карданными передачами.
У автомобилей с колесной формулой 6×4 (рис. 1, д) крутящий момент к среднему (промежуточному) и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом. В этом случае главная передача среднего моста имеет проходной ведущий вал, либо раздельно.
У автомобиля с колесной формулой 6×6 (рис. 1, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться раздельно — двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосевой дифференциал 11, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами.
Автомобили с колесной формулой 8×8 (рис. 1, ж) обычно имеют потележечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты — первый со вторым и третий с четвертым. При этом первые два моста являются и управляемыми.
При установке двух двигателей 1 (рис. 1, ж) трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосевыми дифференциалами 11. При этом автомобиль может двигаться при одном работающем двигателе.
В целом, трансмиссия и ее техническое состояние оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля.
Вопросы для самопроверки:
1. Объясните назначение трансмиссии;
2. Перечислите типы существующих трансмиссий;
3. Перечислите элементы трансмиссии автомобилей;
4. Объясните назначение элементов трансмиссии автомобилей;
5. Дайте определение понятию «колесная формула». Какие колесные формулы используются в изучаемых автомобилях?
1. Тур Е.Я. Устройство автомобиля. – М.: Машиностроение, 1990.
2. Михайловский Е.В. Устройство автомобиля. – М.: Машиностроение, 1985.
3. Роговцев В.Л. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. – М.: Транспорт, 1989.
4. Пехальский А.П. Устройство автомобилей. – М.: «Академия», 2005.
Источник
2.2 Базовые машины
Большая часть машин, используемых для природообустройства и защиты ОПС, представляет собой специализированное оборудование, смонтированное на базе грузовых автомобилей, тракторов, самоходных шасси, тягачей или мотоблоков.
Грузовые автомобилипо назначению подразделяются на автомобили общего назначения, автомобили-самосвалы и специализированные.
По грузоподъемностиони бывают: малой – 0,75-2,00 т, средней – 2,5-5,0, большой – 5-10, особо большой – свыше 10 т грузоподъемности.
На автомобилях устанавливают бензиновые, дизельные и газотурбинные двигатели, последние – на автомобилях с наиболее высокой грузоподъемностью.
Основным параметром автомобиля, определяющим конструкцию его основных узлов, является нагрузка на ведущий мост. Для дорог с обычным и усовершенствованным покрытием нагрузка на ось составляет 60 и 100 кН соответственно.
Для обозначения грузовых автомобилей используют колесную формулу, включающую две цифры первая – количество колес, вторая – ведущих колес (двойные скаты считают за одно колесо). Формула у обычного грузового автомобиля 4 х 2, трехосного с двумя ведущими осями – 6 х 4, трехосного с тремя ведущими – 6 х 6.
Автомобили общего назначения– это грузовые автомобили с кузовом в виде открытой платформы с бортами (рисунок 2.1а,д), автомобили с повышенной проходимостью со всеми ведущими колесами (рисунок 2.1б, е)и автомобили-тягачи (рисунок 2.1,в), оборудованные прицепами, полуприцепами и роспусками. Автомобиль или тягач в сцепе с прицепом или полуприцепом называютавтопоездом.С 22 /1/
Рисунок 2.1 – Грузовые автомобили: а– с открытой платформой и бортами;б– повышенной проходимости;в– тягач с седельным устройством;г– самосвал;д– кинематическая схема грузового автомобиля с колесной формулой 4 х 2;е– кинематическая схема грузового автомобиля с колесной формулой 6 х 6 /1/
Взаимосвязь элементов машины, а также способность и последовательность передачи движения от двигателя к ходовой части, рабочим органам и иным механизмам изображают в виде кинематической схемы. Кинематические схемы грузовых автомобилей общего назначения показаны на рисунке 2.1, д(колесная формула 4 х 2) и рисунке 2.1,е(колесная формула 6 х 6).
Крутящий момент от двигателя – 1к ведущим колесам –8 (рисунок 2.1,д) передается с помощью трансмиссии, включающей коробку передач –3, передающей измененный крутящий момент на карданный вал –4, главную передачу –5, увеличивающую крутящий момент, дифференциала –6. Это позволяет полуосям –7ходовых колес вращаться с различной угловой скоростью при движении автомобиля по кривым и неровным поверхностям.
Плавное соединение работающего двигателя с трансмиссией и быстрое разъединение с ней осуществляется с помощью дисковой фрикционной муфты – 2. Главная передача, дифференциал и полуоси, заключенные в общий кожух, образуют задний ведущий мост.
Эксплуатируемые всесезонно и при любой погоде грузовые машины отличаются повышенной проходимостью. Они имеют два (передний и задний) или три (передний и два задних) ведущих моста.
В трансмиссии автомобиля с тремя ведущими мостами (рисунок 2.1, е) движение на передний ведущий мост –7и на два задних моста –6передается от раздаточной коробки –5с помощью карданных валов4. Увеличение числа ведущих осей повышает проходимость машины, но усложняет конструкцию, повышает массу и стоимость автомобиля.
Механизмы управления автомобиля включают рулевое управление и тормозную систему. Первое – служит для поворота управляемых колес – 9 (рисунок 2.1,д). На тяжелых машинах в управлении используют гидроусилители, снижающие усилие на рулевом колесе. Вторая – служит для принудительного снижения скорости движения автомобиля и удержания его на месте на уклоне.
Отечественные бортовые автомобили имеют грузоподъемность 0,8-14,5 т при мощности двигателя 55-220 кВт.
На раме тягача устанавливают опорно-сцепное устройство («седло»), на которое опирается передняя часть полуприцепа (см. рисунок 2.1, в). Опорно-сцепное устройство –5– круглая пята с отверстием в середине, в которое вставляют сцепной шкворень полуприцепа.
Седельные автотягачи могут работать с полуприцепами грузоподъемностью 4-25 т. Повышение грузоподъемности за счет полуприцепов увеличивает длину и значительно снижает маневренность автомобиля. Однако использовать полуприцепы выгодно при хороших погодных условиях и длинных перегонах.
В городском хозяйстве широко распространены автомобили-самосвалы(см. рисунок 2.1, г), изготовляемые на базе автомобилей общего назначения. Они используются для перевозки камня, бетона, грунта, строительного мусора и иных материалов, не повреждающихся при разгрузке сбрасыванием. Разгружается кузов чаще всего наклоном назад до 60 0 .
Специализированные автомобили, изготовленные на базе грузовых машин общего назначения, отличаются от них только устройством кузова, приспособлениями для размещения транспортируемых материалов и оборудованием для выполнения определенных производственных операций. К специализированным относят автомобили для перевозки технологического оборудования и различных машин (тяжеловозы), тарных и мелкоштучных грузов (контейнеровозы), жидких и полужидких веществ (топливо-, бетоно- и растворовозы).
Основными достоинствами автомобильного транспорта являются высокие скорости, маневренность, универсальность использования.
Тракторы используют как базовые средства прицепных, полуприцепных и навесных машин. Их подразделяют на гусеничные и колесные (пневмоколесные), общего и промышленного назначения.
Гусеничные тракторы общего назначения (рисунок 2.2,а) преимущественно рассчитаны на крюковую тягу при работе в сельском хозяйстве на повышенных скоростях движения – 10-12 км/ч.
Рисунок 2.2 – Общий вид (а) и кинематическая схема гусеничного трактора с механической трансмиссией (б) /1/
Тракторы, используемые в различных отраслях промышленности, обладают большой проходимостью и приспособлены для длительной работы в режиме малых скоростей (2,5-3,0 км/ч) с навесным оборудованием и максимальным тяговым усилием. Их рама и ходовая часть рассчитаны на тяжелое навесное оборудование. (Добавить описание Кинематической схемы)
Пневмоколесные трактора, в сравнении с гусеничными, (рисунок 2.3а) имеют большую (до 40 км/ч) скорость передвижения, высокую мобильность и маневренность, в 2 раза меньшую металлоемкость и больший срок службы.
Рисунок 2.3 – Общий вид (а) и кинематическая схема (б) колесного трактора /1/
Однако они уступают по силе тяги и проходимости из-за относительно высокого удельного давления на грунт (0,2-0,4 МПа).
Основные узлы гусеничных и пневмоколесных тракторов – рама, двигатель, трансмиссия (силовая передача), ходовая часть, система управления. Кроме того трактора комплектуют гидравлической системой для привода навесного или прицепного рабочего оборудования.
На тракторах в качестве основного двигателя преимущественно используют дизельные двигатели. Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя – 1к ведущим звездочкам гусениц (гусеничный ход – рисунок 2.2,а) или ведущим колесам (пневмоколесный ход – рисунок 2.3а), плавного трогания с места и остановки трактора. Необходима она и для изменения тягового усилия, скорости и направления движения трактора, а также привода рабочего оборудования. Используют механические, гидромеханические и электромеханические трансмиссии. . (– 28 )
Технические характеристики отечественных тракторов приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Технические характеристики отечественных тракторов /1/
Пневмоколесные тягачи и самоходные шасси используют при работе с различными видами специального навесного, прицепного строительного, коммунального и лесохозяйственного оборудования. Они обладают высокой тяговой характеристикой (до 300 кН), большим диапазоном рабочих и транспортных (до 50 км/ч) скоростей, большой маневренностью. Мощность двигателей – 900 кВт. Тягачи бывают одно- и двухосные.
Одноосный тягач(рисунок 2.4,а,б) состоит из шасси, на котором установлены двигатель, силовая передача, два ведущих колеса, опорно-сцепное устройство и кабина с пультом управления.
Рисунок 2.4 – Общий вид (а), кинематическая схема (б) и поворотный механизм (в) одноосного тягача /1/
На главную передачу с дифференциалом – 10ведущего моста тягача передается вращение от дизельного двигателя – 1через раздаточную коробку –7, сцепление –8, гидротрансформатор – 9, карданный вал –5и коробку передач –4. Оба ведущих колеса одновременно являются и управляемыми.
Коробку перемены передач и гидротрансформатор нередко монтируют в одном корпусе, что обеспечивает более компактную конструкцию. От раздаточной коробки – 7через вал –12приводится в действие один из масляных насосов, обеспечивающих работу исполнительных органов.
Ответственным узлом одноосных тягачей является опорно-сцепное устройство – 2(рисунок 2.4,а), служащее для соединения тягача с полуприцепом и обеспечивающее поворот тягача относительно продольной оси полуприцепа. Опорно-сцепное устройство имеет горизонтальный шкворень, обеспечивающий свободное поперечное качание тягача относительно полуприцепа, а также вертикальный шкворень для поворота в плане.
Такая система шарниров обеспечивает хорошую проходимость машин при движении по неровностям дороги. Поворот тягача относительно оси полуприцепа обеспечивается двумя гидроцилиндрами – 3 на угол до 90 о в обе стороны.
Самоходные шасси отличаются от пневмоколесных тягачей тем, что мощность их двигателя почти полностью расходуется на привод рабочих органов машины и управление ими и лишь незначительная часть – на тяговое (толкающее) усилие. На самоходное шасси монтируют оборудование погрузчиков, одноковшовых экскаваторов, кранов и др.
В настоящее время широко распространены шасси самоходные шасси с шарнирно- сочлененной рамой (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Компоновка двухосного шасси с шарнирно-сочлененными поворотными полурамами /1/
В таких машинах обе полурамы (передняя – 3и задняя –7), с подвешенными унифицированными ведущими неповоротными мостами –1и –6с колесами –2, соединены вертикальным шарниром –4, обеспечивающим взаимный поворот рам в горизонтальной плоскости на угол до 40 о .
Передний мост жестко прикреплен к передней, а задний – к задней полурамам с помощью балансированной подвески – 5, обеспечивающей взаимное качание полурам в вертикальной плоскости до 12 о , что необходимо при движении машины по неровной поверхности.
Источник