Циркуляции мощности в трансмиссии что это

Циркуляция мощности в трансмиссии автомобиля

Отсутствие дифференциалов между колесами и между мостами или их блокирование положительно влияет на проходимость автомобиля на скользких дорогах, но на дорогах с высокими сцепными свойствами трансмиссия нагружается дополнительными моментами. Происходит это из-за того, что на повороте левые и правые колеса должны проходить пути различной длины: колеса, расположенные ближе к центру поворота движутся по дуге меньшего радиуса и проходят меньший путь, а расположенные дальше от центра – больший. Следовательно, вращаться они должны с различными угловыми скоростями, что невозможно, если дифференциал не заблокирован.

Радиусы качения колес автомобиля практически всегда различны из-за различного давленияе в шинах, различной нагрузки на колеса, различного износа шин и т.п. При одинаковых оборотах проходимые колесами пути должны отличаться, что невозможно.

При отсутствии дифференциала или его блокировании колеса с меньшим радиусом будут тормозящими, а колеса с большим радиусом — тянущими. Движение в этом случае возможно только с проскальзыванием колес, причем скользить будут колеса с меньшей осевой нагрузкой. Торможение колес с меньшим радиусом или буксование колес с большим радиусом, но меньшей осевой нагрузкой, приведет к появлению в трансмиссии автомобиля ц и р к у л и —

р у ю щ е й (“паразитной”) мощности.

Подведенная к мосту с колесами большого радиуса мощность N_к распределяется в этом случае следующим образом (рис. 126):

где N_y — мощность, расходуемая на преодоление сопротивления качению колес и подъема при движении автомобиля; N_в — мощность, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха; N_j — мощность, расходуемая на разгон автомобиля; N_ц — мощность, циркулирующая в трансмиссии автомобиля; N_ск — мощность, расходуемая на проскальзывание колес.

Рис. 126. Циркуляция мощности в трансмиссии полноприводного автомобиля при заблокированном межосевом дифференциале

Циркулирующая мощность в трансмиссии автомобиля определяется

где G_к‘ — весовая нагрузка, приходяшаяся на менее нагруженный мост полноприводного двухосного автомобиля; j — коэффициент сцепления колеса с дорогой; r_м — радиус колеса более нагруженного моста; w_к — угловая скорость колеса.

Мощность, расходуемая на скольжение колес менее нагруженного моста:

где r_б — радиус колеса менее нагруженного моста.

Определение других составляющих N_к было рассмотрено ранее.

При движении автомобиля в дифференциале повышенного трения совершается работа трения, приводящая к потери мощности двигателя, увеличенному износу шин и расходу топлива, что сдерживает распространение таких дифференциалов.

С целью упрощения конструкции полноприводных автомобилей, а также для исключения появления мощностей N_ц и N_ск привод к управляемым мостам нередко делается отключаемым. Дифференциал в раздаточной коробке в этом случае не требуется. В полноприводных легковых автомобилях ставится автоматическая межосевая муфта, включающая привод заднего ведущего моста только при буксовании колес переднего постоянно включено моста.

В трехосных автомобилях, если расстояние между вторым и третьим мостами минимальное, дифференциал между этими мостами не ставится. На повороте колеса этих мостов идут почти по одной колее, разница в пройденных путях незначительная, дифференциал практически не нужен. Отсюда незначительны и отрицательные последствия, которые сравнимы со стоимостью изготовления и ремонта сложного и дорогого дифференциала и механизма его блокирования.

KUNST! Чем грозит полный привод на скользкой дороге

Полный привод по сравнению с моноприводом наиболее каверзен. В скольжение под газом могут отправиться все колёса. Причём они могут сделать это как одновременно, так и совершенно в произвольном порядке.

Если вы зайдёте в автосалон, где продаются полноприводные автомобили, и поинтересуетесь у менеджера, зачем, собственно, этот полный привод нужен, в ответ услышите длинную душещипательную лекцию. Аргументы будут настолько убедительны, что вам не останется ничего другого, кроме как уверовать в абсолютное превосходство таких машин над любым «недоприводом».

Для большинства полный привод — в первую очередь высокая проходимость. Конечно же это так. Но только отчасти. Ведь полный привод ставится на дорогие лимузины не для того, чтобы на них можно было ездить на рыбалку. Рекламные брошюры пестрят заявлениями: эти автомобили — самые безопасные в управлении, в любую погоду и на любом покрытии. Так ли?

Одним из преимуществ полного привода на дороге является эффективный разгон. Здесь всё просто. Тяга, развиваемая двигателем, делится не между двумя (как на моноприводе), а между четырьмя «катками». Следовательно, при ускорении и торможении двигателем сорвать колёса в снос здесь гораздо сложнее. Собственно поэтому полный привод получил широкое применение в автоспорте. Разгон на скользком покрытии намного интенсивнее.

Кроме того, такой тип привода не так «шарахает» в сторону на том же скользком или неоднородном покрытии. А насколько легче на полноприводнике перестраиваться из ряда в ряд через рыхлый снежный валик, образовавшийся между полосами движения! И в гражданских условиях водитель действительно чувствует себя намного увереннее и спокойнее. Не врёт реклама? А что если случится экстремальная ситуация? И тут возникают вопросы. За ответами мы отправились в Карелию, в школу водительского мастерства quattro.

Трудность полного привода в том, что реакции на увеличение и уменьшение газа не однозначны, как у монопривода. На заднеприводной машине возникнет занос задней оси, например, в скользком повороте при резком нажатии на газ. Произойдёт это под действием центробежной силы и невозможности шин при большом продольном проскальзывании воспринимать боковую силу. Если на скользком покрытии дать газу в вираже на переднеприводнике, в скольжение сорвётся передняя ось. В данном случае неважно, какой из типов привода предпочтительнее. Суть в том, что водитель на моноприводе знает, как поведёт себя автомобиль при подаче газа, и почти всегда способен однозначно реагировать на скольжение.

А вот какая из осей под тягой начнёт срываться в скольжение первой на полноприводнике, особенно если речь идёт о симметричном постоянном приводе, вопрос ещё тот… Здесь всё зависит не только от конструкции трансмиссии, её настроек и адекватности работы блокирующих дифференциалы устройств, но и от загрузки колёс. Если после сброса газа или очередного торможения больше загружена передняя ось, при манёвре наружу начнёт скользить ось задняя (занос). В случае если передние колёса в повороте и на грани скольжения, а вы хотите при этом заложить крутой манёвр, увеличение газа приведёт лишь к «знакомству» задних колёс с обочиной. Но и это ещё не всё. Прибавьте изменяющуюся нагрузку по бортам во время и после манёвров, постоянно меняющееся под колёсами покрытие и поймёте, насколько трудно новичку под тягой в скольжении управлять автомобилем с постоянным полным приводом. Но говорим мы всё это совсем не для того, чтобы при виде полноприводной машины волосы у вас вставали дыбом. Просто надо знать, как ею управлять и что она умеет. А умеет, поверьте, многое.

Итак, замёрзшее карельское озеро. Audi A6 TDI quattro. По обеим осям разработчики по традиции развели тягу в равной пропорции — 50 : 50. В «аудишных» трансмиссиях quattro применён самоблокирующийся дифференциал Torsen. Его название происходит от английских torque (крутящий момент) и sensing (чувствительность). Собственно, главная особенность этого дифференциала отражена уже в его словесном обозначении. Он способен менять степень блокировки в режиме реального времени, но не в зависимости от разности частот вращений приводных валов передней и задней осей, а в ответ на изменение крутящего момента на них. Иными словами, Torsen реагирует на изменение силы в пятнах контакта колёс с дорогой и увеличивает степень блокировки выходных валов относительно друг друга ещё до того, как колёса одной из осей сорвутся в скольжение. Torsen действует на опережение без всякой электроники, а только благодаря хитроумной конструкции.

Симметричный привод и умный дифференциал… Искушённому драйверу со спортивными амбициями трасса на озере — своего рода чистый холст, на которым при наличии определённого умения можно изобразить много чего. Автомобиль позволяет вытворять чудеса, «шестёркой» в скольжении можно крутить практически так, как заблагорассудится. Но лишь при правильных действиях газом и тормозом. Причём «бороться» с машиной, отлавливать и ждать, пока там подключится, не нужно — привод себя ведёт логично и понятно в любых условиях, несмотря на то что «наши» A6 были оснащены АКПП. Полный привод в сочетании с автоматическими коробками, как правило, наиболее каверзен, поскольку тяга, которая так нужна «прямо сейчас», часто запаздывает раздумий «автомата». Но «аудишную шестиступку» ругать за нерасторопность не приходилось.

Если хорошенько нагрузить переднюю ось во время торможения и качнуть руль в сторону поворота, автомобиль начнёт скользить задней осью наружу. Стоит в этот момент слегка поддать газу, машина сорвётся в занос. Распрямляем руль, чуть-чуть газа, и занос сменяется управляемым скольжением всеми четырьмя колёсами. Здесь главное — не переборщить с подачей топлива и грамотно (не отклоняя на большие углы управляемые колёса) работать рулём и тормозом, сохраняя баланс, необходимый для прохождения дуги в управляемом скольжении.

На выходе из поворота самоблок-торсен также не оставит без внимания заднюю ось. При разгоне задние колёса нагружаются, и здесь тяги (если грамотно работать с подачей топлива) будет ровно столько, сколько необходимо для максимально возможного ускорения. Возможно, вы почувствовали, что скольжение задней оси грозит глубоким заносом, потерей управляемости и бесконтрольным разворотом. В таком случае достаточно немного добавить газку, сорвать переднюю ось в скольжение и подправить траекторию рулём. И несмотря на то что машина будет скользить по заданной дуге вперёд боком, траектория станет распрямляться, и вам удастся избежать разворота…

Конечно, нюансов — миллиард! Но всё же грамотно заточенный полный привод существенно облегчит жизнь. Ну а если вы обладаете навыками спортивного вождения, 4WD в ваших руках становится просто сокровищем. Нет, это не значит, что в повседневной езде дуги развязок и поворотов вы будете проходить на сумасшедшей скорости в боковом скольжении. Напротив. Зато при наличии в «инструментарии» приёмов активного управления и хорошо настроенного полноприводного автомобиля у вас больше шансов избежать на дороге неприятностей. Вот только постигать полноприводные премудрости можно до бесконечности.

Раздаточные коробки грузовых автомобилей повышенной проходимости

Передача крутящего момента от двигателя к нескольким ведущим мостам автомобиля осуществляется через раздаточную коробку, которая в большинстве случаев также увеличивает число передач в трансмиссии. Раздаточные коробки предназначены для выполнения следующих функций:

• распределять крутящий момент между ведущими мостами таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля без возникновения негативного явления – «циркуляции мощности» в трансмиссии;
• увеличивать крутящий момент на ведущих колесах в пределах, необходимых для преодоления сопротивления качению колес при движении по плохим дорогам и бездорожью, а также на крутых подъемах;
• обеспечивать устойчивое движение автомобиля с малой скоростью при работе двигателя в режиме максимального крутящего момента.

Раздаточные коробки выполняют по схемам с блокированным, дифференциальным или со смешанным приводом. Особенностью коробки с блокированным приводом является то, что она обеспечивает синхронное вращение колес разных мостов, а крутящие моменты распределяются пропорционально силам сопротивления качению. Так, если задний мост имеет весовую нагрузку 60% от общей массы автомобиля с колесной формулой 4х4, а на передний приходится 40%, то силы сопротивления качению колес заднего и переднего мостов будут относиться друг к другу как 60:40. В таком же соотношении на ровном шоссе будут находиться и моменты, приложенные к валам.

На практике из-за неровностей дороги и непрямолинейности движения колеса разных осей проходят разное расстояние, и синхронность их вращения провоцирует возникновение «циркуляции мощности» в трансмиссии, при которой дополнительно нагружаются зубчатые передачи, подшипники, валы, что в итоге приводит к их повышенному износу при параллельном увеличении потребления топлива. Шины, частично снижающие остроту негативных явлений при «циркуляции мощности», подвергаются повышенному нагреву и износу.

У раздаточных коробок с дифференциальным приводом крутящий момент передается от ведущего вала к ведомым через дифференциал. Поэтому выходные (ведомые) валы такой раздаточной коробки могут вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями. Распределение моментов между ведущими осями автомобиля определяются конструкцией дифференциала и местом его положения в кинематической схеме. Дифференциал, размещенный в раздаточной коробке, называют межосевым в отличие от межколесного, установленного в ведущем мосту.

При повороте автомобиля с раздаточной коробкой, оснащенной дифференциалом, колеса управляемого моста вращаются быстрее колес неуправляемых мостов, поскольку проходят больший путь. Разность в скоростях компенсирует межосевой дифференциал. Следует заметить, что соотношение между крутящими моментами на валах дифференциала остается постоянным и равным внутреннему передаточному числу дифференциала. Поскольку силовой поток через дифференциал передаваться не может, «циркуляция мощности» полностью исключена.

В раздаточных коробках со смешанным приводом одни ведомые валы связаны между собой так, что имеют одинаковую угловую скорость, а другие соединены через дифференциал. К «смешанным» можно отнести и коробки с блокируемым дифференциалом, или с устройствами, повышающими трение в дифференциале.

Силовой поток, подводимый от основной коробки передач или гидромеханической трансмиссии, может распределяться раздаточной коробкой на один передний и один или два задних моста автомобиля (4х4 или 6х6), на два передних и два задних моста – на тележки (8х8), на ведущие колеса одного из бортов, на правый и левый борт автомобиля. В соответствии с этим раздаточные коробки называются: межосевые, межтележечные, межколесные, межбортовые.

Существует две схемы полного привода: с постоянным подводом мощности к передним колесам и с отключаемым передним мостом. В последнем случае при движении по хорошей дороге передний мост отключают от трансмиссии, что сказывается на повышении топливной экономичности автомобиля.

Следует иметь ввиду, что отключать передний мост на дорогах плохого качества не всегда целесообразно, так как потери в отключенном приводе переднего моста могут оказаться весьма значительными, что скажется на общем сопротивлении движению автомобиля и, следовательно, на его топливной экономичности. Пример тому из отечественной автомобильной истории: на автомобиле 6х6 «Урал»-375 вначале устанавливали муфту отключения переднего моста, а затем от нее отказались.

Если в раздаточной коробке нет необходимости иметь две передачи, то она выпускается с одной прямой передачей, имеющей передаточное число равное единице, или с одной понижающей передачей. Коробки первого типа применялись на американских военных автомобилях «Виллис», немецких Unimog S 404, отечественных ГАЗ-67 и -67Б; коробки второго типа ставились на армейские автомобили ЗИЛ.

Раздаточные коробки, как правило, изготавливаются в виде отдельного агрегата, который крепится самостоятельно на раме или непосредственно на картере коробки передач. Реже раздаточные коробки и коробки передач объединяет общий картер.

Чаще всего раздаточные коробки выпускаются с двумя передачами, прямой и понижающей, представляя собой четырехвальный демультипликатор, смонтированный в едином корпусе. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-63, к примеру, соединялась с основной коробкой карданным валом, имела специальную зубчатую муфту включения переднего моста. В этом случае устранялась возможность появления «циркуляции мощности» при прямолинейном движении автомобиля.

При создании коробки передач следующего поколения для автомобиля ГАЗ-66 удалось отказаться от зубчатой муфты, осуществив включение моста передвижением каретки, сидящей на промежуточном валу. Общий вес агрегата стал меньше на 5 кг при упрощении конструкции деталей. В коробке передач автомобилей УАЗ с двумя понижающими передачами введена блокировка валов, связанных с передним и задним ведущими мостами автомобиля. В случае возникновения «циркуляции мощности» между мостами силовой поток не будет проходить через зубчатые колеса, а пойдет непосредственно по сблокированным валам. Это уменьшает износ деталей коробки и увеличивает ее КПД.

В раздаточной коробке автомобиля ЗИЛ-157К две понижающие ступени. Передачи переключаются верхней кареткой. Передний мост отключается зубчатой муфтой. При включенной муфте передний и средний мосты соединены напрямую. Между этими мостами циркулирующая мощность имеет наибольшую величину, так как передний мост управляемый. Между средним и задним мостами величина циркулирующей мощности невелика, так как они неуправляемые и близко расположены один к другому.

В США, странах Западной Европы и у нас в настоящее время на трехосных автомобилях широко применяется тандемный привод, при котором крутящий момент к заднему мосту передается сквозным валом через средний мост. Раздаточная коробка при трех ведущих мостах имеет в этом случае два выходных вала. Пример такой конструкции – раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131. В ней на прямой передаче силовой поток на средний и задний мосты передаются без потерь, а на передний – через один полюс зацепления при включении нижней правой зубчатой муфты. На первой ступени силовой поток передается на средний и задний мосты через два полюса (включена нижняя левая муфта), а на передний мост – через один полюс. При такой схеме коробка имеет высокий КПД и конструктивно получается простой.

Раздаточные коробки с несимметричным дифференциалом применяют на автомобилях большой грузоподъемности. На двух- и трехосных автомобилях крутящий момент может распределяться в следующей пропорции: на передний мост – 1/3, на задний (или задние) – 2/3. Это достигается выбором эпициклического зубчатого колеса дифференциала, диаметр которого в 2 раза больше диаметра солнечного колеса в планетарном механизме.

Примером может служить раздаточная коробка с несимметричным дифференциалом двухосного автомобиля МАЗ-502. Коробка имеет две понижающие передачи. Дифференциал распределяет крутящий момент: на передний мост – 1/3, на задний – 2/3. На труднопроходимой местности дифференциал раздаточной коробки можно блокировать. Передний мост в этой конструкции не отключается.

Раздаточная коробка автомобилей «Урал»-375 первых образцов так же, как и коробка вездехода МАЗ-502 имеет две понижающие передачи и планетарный несимметричный дифференциал. С помощью зубчатой муфты, установленной на нижнем валу, можно выполнять три операции: муфта в крайнем правом положении – передний мост включен, силовой поток по мостам распределяется через дифференциал. В настоящее время в коробках этого типа муфта блокирует только дифференциал, вал же от раздаточной коробки на передний мост целый.

В раздаточной коробке четырехосных автомобилей МАЗ с симметричным дифференциалом, установленным между двумя передними и задними ведущими мостами, силовой поток к ним подводится через два нижних выходных вала коробки, которые соединяются с дополнительными раздаточными редукторами. От этих редукторов привод идет к ведущим мостам. Коробка имеет прямую и понижающую передачи и выполнена по схеме с промежуточным валом. Передачи включаются верхней муфтой, а блокируется дифференциал нижней муфтой с помощью пневмопривода.

http://vezdehod-strannik.ru/

• Сообщения без ответов
• Активные темы

Трансмиссия

Модератор: Slava K

«Транспортное средство высокой проходимости с полнопоточной гидрообъемной «интеллектуальной» трансмиссией, обеспечивающей бесступенчатый и плавный подвод мощности к колесам».

Российский «Гидроход»

Первые попытки применить ее в трансмиссии автомобилей относятся к концу XIX века. Однако низкий КПД, высокая стоимость, связанная со сложностью конструкции и необходимостью высокой точности изготовления, большие габариты и вес, трудности, связанные с созданием надежных уплотнителей, заставили отказаться от этой идеи на долгие годы. Однако в последнее время ситуация в корне изменилась: гидрообъемные приводы и трансмиссии стали обычным явлением на бульдозерах, а на автокранах и экскаваторах почти во всех классах просто вытеснили все остальные схемы.

Произошло это в результате усовершенствования конструкций гидрообъемных насосов и гидромоторов, а главным образом – уплотнений в них. Ведь гидравлическая мощность равна произведению рабочего давления на расход жидкости, и если 20 лет назад 200 кг/см2 (бар) казались пределом возможного, то теперь 45–50 МПа (450–500 бар) никого не удивишь.

Преимущества гидрообъемных передач по сравнению с традиционными: бесступенчатое изменение передаточного числа трансмиссии в целом в очень широких пределах; возможность замены всех механизмов механической трансмиссии (а не только коробки передач и сцепления) одной-двумя парами «гидронасос–гидромотор»; компоновочные, связанные с возможностью размещения гидромоторов на любом расстоянии от гидронасоса, в результате чего гидромоторы можно располагать непосредственно в колесах; легкость реверсирования передачи и получения одинаковых скоростей при движении автомобиля вперед и назад.

На шасси вездехода ЗИЛ-49061 с 270-сильным бензиновым мотором установили три западногерманских аксиально-поршневых насоса регулируемой производительности (реверсивных и обратимых) с электропропорциональной системой управления.

Насосы, развивающие максимальное рабочее давление 43 МПа. Их максимальная частота вращения – 2 850 мин-1 – обеспечивает силовой диапазон регулирования, равный 5,375. Насосы связаны с двигателем через согласующий раздаточный одноступенчатый редуктор с косозубыми цилиндрическими шестернями и передаточным отношением 1,414. Напор рабочей жидкости от насосов передается шести гидромоторам приводов колес, работающим при частоте вращения до 4 590 мин-1 и обеспечивающим диапазон регулирования 4,425. Они также имеют свои одноступенчатые редукторы, снабженные зубчатой муфтой для отключения их от бортовых передач. Передаточное число редукторов – 1,483, передаточное число бортового редуктора – 2,091, колесного редуктора – 4,273. Гидромоторы тоже западногерманского производства. Они также являются регулируемыми и обратимыми, и снабжены электропневмопропорциональной системой управления.

Управляет работой гидронасосов и гидромоторов электронная система, без какого-либо вмешательства водителя, работа которого предельно упрощается.

Гидрообъемная трансмиссия с суммарным силовым диапазоном регулирования 23,8 позволила повысить проходимость и тягово-динамические свойства автомобиля ЗИЛ-49061, увеличила среднюю эксплуатационную скорость при движении по местности. Максимальная скорость «Гидрохода» достигает 82 км/ч (минимально устойчивая 0,9 км/ч). Улучшилась топливная экономичность вездехода. Причина кроется в лучшем использовании мощности двигателя.

Неизвестный танк часть 5

Содержание материала

ПОВОРОТ ТАНКА С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

При гидравлической трансмиссии на танке могут быть установлены механизмы поворота любого типа — фрикционы, планетарные, дифферен­циалы и т. д. В этом случае поворот не будет отличаться от поворота танка с обычной коробкой передач.

Если установить в трансмиссии планетарные механизмы с двойным подводом мощности, т. е. соединить одну из шестерен планетарного ряда с коленчатым валом двигателя, минуя гидравлическую передачу, а дру­гую— через гидравлическую передачу (на рис. 519 и 522 гидравличе­ская передача займет место коробки передач), то поворот на любом ра­диусе может происходить без потери мощности в тормозах. Однако по­ворот будет неустойчивым даже при полностью затянутом тормозе (вклю­ченном фрикционе).

Действительно, пусть танк с гидравлической передачей, установлен­ной по схеме рис. 522, движется прямолинейно. Скорость танка в этом случае, как было показано в предыдущей главе, устанавливается авто­матически, в зависимости от сопротивления движению. Включим фрик­цион отстающей гусеницы. Начнется поворот, и сопротивление на забе­гающей гусенице увеличится, что вызовет уменьшение числа оборотов ведомого вала гидравлической передачи, соединенного с венцами плане­тарных рядов. Произойдет как бы переход на низшую передачу. Но каж­дой «передаче» соответствует свойрадиус поворота. Поэтому непре­рывно меняющиеся сопротивления вызовут непрерывное изменение ра­диуса поворота. При этом скорость забегающей гусеницы уменьшается по сравнению с прямолинейным движением и для поворота танка тре­буется меньшая мощность. Это выгодно, но так как радиус поворота установится самопроизвольно, то, чтобы танк повернулся с нужным ра­диусом, придется заставить фрикцион пробуксовывать. Следовательно, в действительности поворот без потери мощности в фрикционе (тормозе) на любом заданном радиусе невозможен и при гидравлической транс­миссии.

ПОВОРОТ ТАНКА С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

Вотличие от танков с механической трансмиссией, в танках с элек­трической трансмиссией легко объединить механизмы, обеспечивающие изменение силы тяги и скорости при прямолинейном движении, с меха­низмами поворота, если установить два электромотора — по одному на каждую гусеницу.

Рассмотрим поворот танка с электрической трансмиссией, схема ко­торой была дана в предыдущей главе. Схема работы трансмиссии при повороте показана на рис. 525.

Рис. 525 Схема работы электрической трансмиссиипри повороте танка

Чтобы повернуть танк, при помощи реостата увеличивают силу тока, идущего в обмотку возбуждения электромотора отстающей гусеницы. Как уже говорилось в предыдущей главе, увеличение тока в обмотке воз­буждения вызывает снижение оборотов электромотора, а значит, и сни­жение оборотов, ведущего колеса отстающей гусеницы.

Забегающая; гусеница через корпус увлекает отстающую гусеницу, стремясь заставить ее вращаться быстрее, чем ее вращает электромотор. В этом случае электромотор перестает быть источником движения, и гу­сеница через ведущее колесо вращае его якорь Это значит, что элек­тромотор становится генератором. Он уже не потребляет ток от основ­ного генератора. Наоборот, сам электромотор М₁отстающей гусеницы подает ток в общую цепь, передающу энергию электромотору М₂ забе­гающей гусеницы. Тем самым облегчается работа основного генератора Г, а значит, и двигателя. Необходимо только, чтобы напряжение на щетках электромотора (ставшего генератором) было равно напряжению на щет­ках основного генератора; тогда в сети окажутся два источника тока, соединенных параллельно и питающих один и тот же потребитель — электромотор забегающей гусеницы.

При повороте танка с электрической трансмиссией происходит цир­куляция мощности совершенно так же, как при повороте танка с двой­ным дифференциалом или планетарными механизмами, имеющими рас­четный радиус больше В.

Существование циркуляции мощности доказывалось ранее только пу­тем рассуждений. В данном же случае возвращаемая мощность может быть замерена приборами. Если в цепь включить амперметр, он покажет, что при повороте танка ток идет не к электромотору отстающей гусе­ницы, а от него — к электромотору забегающей гусеницы.

Радиус поворота определяется тормозной силой, создаваемой на от­стающей гусенице, т. е. в конечном счете силой тока в обмотке возбуж­дения электромотора этой гусеницы. Устойчивость поворота танка с элек­трической трансмиссией не обеспечивается, так как изменение сопроти­вления автоматически вызывает изменение скоростей гусениц и радиусов поворота.

Надо заметить, что неустойчивым будет также и прямолинейное дви­жение, поскольку изменение сопротивления движению одной из гусениц вызовет изменение числа оборотов ее электромотора и танк будет уво­дить в сторону (как при дифференциале).

Из сказанного следует, что при электрической трансмиссии поворот без потерь может происходить на всех радиусах, на которых напряжение электромотора отстающей гусеницы не ниже напряжения генератора. Если при каком-либо радиусе поворота последнее условие не соблюдено (например, когда сила тока возбуждения достаточно велика, но малы обороты якоря), поворот можно будет произвести при помощи реостата, включенного между генератором и электромотором (на схеме не пока­зан); при этом мощность двигателя будет тратиться на нагрев реостата так же, как она тратится на нагрев тормозов в обычных транс­миссиях.

Все сказанное относится к радиусам поворота, величина которых больше ширины колеи. Чтобы произвести поворот с радиусом меньше ширины колеи, переключают ток (изменяют его направление) в обмотке возбуждения электромотора отстающей гусеницы. Так как направление вращения якоря изменится, гусеница начнет вращаться в обратную сторону.

На некоторых танках с электротрансмиссией поворот осуществлялся при помощи тормозов, как в обычных трансмиссиях; это позволяло более точно регулировать поворот, но в тормозах расходовалась часть мощно­сти двигателя точно так же, как это происходит в других механизмах поворота.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА

Как мы уже указывали, поворотливость танка оценивается двумя величинами; угловой скоростью поворота и наименьшим радиусом, с ко­торым может совершаться поворот. Чем выше угловая скорость, тем танк маневреннее, тем меньше времени потребуется на совершение по­ворота с одним и тем же радиусом.

Если подойти к оценке механизмов поворота с этой точки зрения, то надо отметить, что на одной и той же передаче коробки передач танк с дифференциалом будет иметь большую угловую скорость, чем танк с независимыми механизмами. Действительно, при повороте танка с диф­ференциалом скорость его забегающей гусеницы возрастет на столько, на сколько снизится скорость отстающей гусеницы v₁(рис. 526), при этом средняя скорость достается такой же, какой она была при прямо­линейном движении.

Рис. 526 Скорость танка при повороте с дифференциалом и независимыми меха­низмами

У танка с независимыми механизмами неизменной остается скорость забегающей гусеницы, если, конечно, не меняется число оборотов колен­чатого вала двигателя. Но тогда при одном и том же радиусе поворота средняя скорость v₀должна уменьшиться. Как видно из графика, угловая скорость танка с дифференциалом будет выше, чем скорость танка с независимыми механизмами.

Однако при повороте с более высокой средней скоростью увели­чится потребная мощность двига­теля. Если на данной передаче мощности не хватит, придется пе­рейти на более низкую передачу, т. е. снизить угловую скорость по­ворота танка, поэтому обеспечение высокой угловой скорости пово­рота следует проверять по рас­ходу мощности, затрачиваемой на поворот. Потребная мощность бу­дет тем меньше, чем меньше мощ­ности тратится в тормозах.

Величина расходуемой тор­мозной мощности позволяет одно­временно оценить надежность фрикционных механизмов (фрик­ционов или тормозов), так как чем меньше потеря мощности в них, тем меньше износ этих механиз­мов и тем менее вероятен выход их из строя («сгорание»).

На рис. 527 показаны гра­фики расхода мощности при пово­роте танков с различными меха­низмами поворота.

Рис. 527 Сравнительная оценка механизмов поворота

Разумеется, расход мощности для сравниваемых ме­ханизмов подсчитан в предположении одинаковых условий их работы, т.е. рассматривался поворот танков равного веса на одном и том же грунте и при одной и той же угловой скорости. На нижней кривой каждого графика показана мощность внешних сопротивлений, она оди­накова для всех механизмов. Верхняя кривая показывает изменение по­требной мощности. Заштрихованная часть диаграммы показывает тор­мозную мощность.

Из графиков видно, что двухступенчатый планетарный механизм обеспечивает весьма значительную экономию мощности по сравнению с бортовым фрикционом. Более сложная трансмиссия с двойным подводом мощности позволяет еще несколько снизить потери мощности, но лишь в весьма узком интервале малых радиусов поворота, что мало скажется на общем расходе мощности.

Все дифференциальные механизмы, сохраняющие при повороте сред­нюю скорость v₀постоянной, обусловливают большие потери мощности в сравнении с независимыми механизмами. Наибольшие потери дает простой дифференциал — самый неэкономичный из всех механизмов по­ворота. Потеря мощности при поворотах танка с двойным дифференци­алом несколько выше, чем с независимым механизмом (двухступенчатым планетарным) в том случае, когда оба механизма имеют одинаковые расчетные радиусы.

На графиках не приведен расход мощности танков с трансмиссиями, обеспечивающими непрерывное изменение радиуса поворота без потери мощности в тормозах (гидравлическая при двойном подводе мощности, электрическая). Мощность двигателя, потребная в этом случае, будет равна мощности внешних сопротивлений (нижняя кривая). Практически же, как мы отмечали, и при этих трансмиссиях в ряде случаев не удается избежать потерь мощности в тормозах или реостатах.

С точки зрения устойчивости поворота некоторое преимущество имеют трансмиссии с двойным подводом мощности; при этом чем больше передач в коробке, тем выше устойчивость поворота.

Существенное значение для оценки механизма имеет простота его устройства, ухода за ним, регулировки и надежность в работе. Так, применение двойного дифференциала в известной мере оправдывается именно этими его качествами. Но нельзя забывать об ухудшении мане­вренности танка, связанной с большой величиной расчетного радиуса по­ворота. Точно так же сравнительная простота устройства бортовых фрик­ционов далеко не всегда искупает большой расход мощности и недоста­точную надежность. Поэтому механизмы поворота (как и всякие другие) надо сравнивать не по отдельным показателям, а в целом, по их сово­купности, учитывая также и особенности танка, на котором они установ­лены (вес, удельную мощность, устройство коробки передач, тип приво­дов управления и т. д.).

Вопрос 3. Распределение потока мощности между ведущими мостами. Циркуляция мощности.

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент по осям автомобиля, а также увеличивает крутящий момент при движении по плохим дорогам и бездорожью. Конструкция раздаточной коробки различается в зависимости от вида системы полного привода. Вместе с тем, можно выделить общие конструктивные элементы раздаточной коробки: ведущий вал, межосевой дифференциал с механизмом блокировки, цепная (зубчатая) и понижающая передачи, а также валы привода передней и задней оси. Ведущий вал передает крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке. Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между осями и позволяет им вращаться с разными угловыми скоростями. Межосевой дифференциал может быть симметричным и несимметричным. Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент между осями поровну, несимметричный – в определенном соотношении. В раздаточных коробках, используемых в системах полного привода подключаемого автоматически и полного привода подключаемого вручную межосевой дифференциал, как правило, не применяется. Для полной реализации полноприводных возможностей предусматривается блокировка межосевого дифференциала. Под блокировкой межосевого дифференциала понимается полное или частичное выключение дифференциала, обеспечивающее жесткое соединение передней и задней осей между собой. Блокировка может осуществляться автоматически или вручную. Современными механизмами автоматической блокировки межосевого дифференциала являются вискомуфта, самоблокирующийся дифференциал Torsen, многодисковая фрикционная муфта.

Вязкостная муфта (вискомуфта) является наиболее простым и недорогим устройством автоматической блокировки дифференциала. Работа муфты основана на возникновении блокирующего момента при разности угловых скоростей осей. Конструктивно муфта состоит из набора перфорированных дисков, половина из которых соединена со ступицей, другая – с корпусом муфты. Диски помещены в силиконовую жидкость. При проскальзывании одной из осей увеличивается частота вращения определенных дисков, силиконовая жидкость становиться более вязкой (густеет) и муфта блокируется – образуется связь ступицы с корпусом муфты. К недостаткам вискомуфты можно отнести срабатывание с запаздыванием, неполная блокировка межосевого дифференциала, перегрев при длительном использовании, несовместимость с системой ABS. Самоблокирующийся дифференциал Torsen представляет собой конструкцию, состоящую из червячных шестерен: ведущих (сателлиты) и ведомых (солнечные шестерни приводов осей). Блокировка в дифференциале происходит за счет сил трения в червячной передаче. При движении по твердому покрытию устройство работает как обычный межосевой дифференциал и распределяет крутящий момент по осям в равных отношениях. При проскальзывании одной из осей крутящий момент перебрасывается на ось с лучшими сцепными свойствами, при этом соотношение крутящих моментов может достигать 20:80. Ввиду ограничений по прочности конструкции дифференциал Torsen не применяется на внедорожных автомобилях. Режимы работы раздаточной коробки определяются ее конструкцией. В совокупности раздаточная коробка может иметь следующие режимы работы: включен задний мост; включены оба моста; включены оба моста при блокировке межосевого дифференциала; включены оба моста на понижающей передаче при блокировке дифференциала; включены оба моста при автоматической блокировке дифференциала. Переключение режимов осуществляется с помощью рычага управления, копок на панели приборов или поворотного переключателя. При жёсткой связи ведущих мостов в трансмиссии может возникнуть циркуляция мощности. При повороте циркулирующая мощность (ЦМ) может быть значительной. ЦМ не используется для преодоления сил сопротивления движению автомобиля, дополнительно нагружает механизмы трансмиссии и шины, вызывая их повышенный износ. Кроме того, из-за увеличения суммарной мощности, передаваемой через механизмы трансмиссии, возрастают потери мощности в трансмиссии на буксовании колёс, увеличивая расход топлива и износ деталей двигателя. Поэтому ЦМ является вредной, и её часто называют паразитной мощностью. Чтобы уменьшить дополнительное изнашивание механизмов трансмиссии, шин и расход топлива, вызванных ЦМ и перераспределением крутящего момента, при раздаточной коробке с блокированным приводом необходимо включать передний ведущий мост только для повышения проходимости и устойчивости автомобиля. При движении по хорошим дорогам необходимо принудительное отключение переднего ведущего моста для устранения циркуляции мощности или перераспределения крутящего момента.

Таким образом, основной недостаток подключаемого полного привода проявляется при перемещении по поверхности с часто меняющимися свойствами — асфальт с пятнами льда или снега, твердый грунт с участками грязи и т. д. Необходимо либо постоянно подключать и затем выключать передний мост (что иногда сопряжено с определёнными сложностями в зависимости от реализации способа подключения моста), либо перемещаться на заднем мосту, рискуя застрять, либо перемещаться на полном приводе, изнашивая трансмиссию циркуляциями мощности на хороших участках дороги. Циркуляция мощности) — явление, возникающее в замкнутой кинематической цепи, при котором силовые факторы, вызывающие деформации отдельных звеньев, превышают силовые факторы, вызывающие движение звеньев. Для предотвращения циркуляции мощности, уменьшения износа шин и распределения крутящего момента между задним и средним мостами при движении по сухим дорогам с твердым покрытием блокировка дифференциала выключена.

БИЛЕТ № 19

Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 104.