Расчет синхронизатора
Наибольшее распространение для коробок передач современных автомобилей получили инерционные конусные синхронизаторы.
Процесс работы синхронизатора состоит из трех этапов (выравнивание, блокировка и включение), в соответствии с чем синхронизатор имеет три обязательных элемента:
1. выравнивающий – фрикционный элемент, поглощающий энергию сил инерции вращающихся масс за счет трения (латунные конусные кольца);
2. блокирующий – устройство, препятствующее перемещению включающего элемента до полного выравнивания угловых скоростей (блокирующие кольца или пальцы);
3. включающий – элемент, жестко соединяющий зубчатое колесо с валом (зубчатая муфта или каретка).
Помимо этого, синхронизаторы имеют вспомогательные элементы – элементы упругой связи между деталями.
Выравнивание угловых скоростей можно проиллюстрировать динамической системой, принятой для анализа работы инерционного синхронизатора (рисунок), где – суммарный приведенный момент инерции деталей, связанных с включаемым зубчатым колесом при выключенном сцеплении; – суммарный приведенный момент инерции деталей, связанных с ведомым валом коробки передач.
Для выравнивания угловых скоростей соединяемых элементов необходимых на поверхностях конусов создать момент трения .
Управление динамики подсистемы с моментом инерции можно записать в виде:
. (4.32)
Считая = const в течении синхронизации и проинтегрировав выражение , получим:
, (4.33)
где – угловая скорость включаемого зубчатого колеса более высокой передачи; – угловая скорость ведомого вала до переключения (принято, что в процессе переключения = const); – время синхронизации.
Тогда
. (4.34)
Момент трения может быть выражен через нормальную силу на конусах выравнивающих элементов:
. (4.35)
где – коэффициент трения; – средний радиус конуса.
В свою очередь, нормальная сила может быть выражена через усилие S, создаваемое водителем:
, (4.36)
откуда
. (4.37)
Работу, затрачиваемую на выравнивание угловых скоростей (работу трения, затрачиваемую на поглощение кинетической энергии вращающихся деталей), определяют по формуле:
. (4.38)
Синхронизаторы принято оценивать по удельной работе буксования, которую рассчитывают по формуле:
, (4.39)
где – площадь конуса трения синхронизатора.
Допустимая удельная работа буксования – [ ] = 0,03 ¸ 0,4 МДж/м2.
Работа трения синхронизатора сопровождается выделением теплоты. За одно включение передачи температура синхронизатора повышается на величину:
, (4.40)
где – коэффициент перераспределения теплоты между деталями; – масса синхронизатора; – удельная теплоемкость материала.
Допустимый нагрев – [ ] = 15 ÷ 30° C.
Как уже было отмечено выше, блокировка осуществляется кольцами или пальцами, препятствующими включению передачи до полного выравнивания угловых скоростей шестерни и вала. На рисунке показаны схемы наиболее часто применяемых блокирующих устройств:
где – нормальное усилие в блокирующем элементе; – осевое усилие; – окружное усилие.
Осевое и окружное усилия в блокирующем элементе определяют по формулам:
; (4.41)
, (4.42)
где – радиус расположения блокирующих элементов.
Чтобы исключить преждевременное включение передач должно выполняться условие S < . Выразив усилие, создаваемое водителем, через параметры синхронизатора, получим:
. (4.43)
В некоторых конструкциях = , и тогда .
Включение передачи осуществляется после выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей. Действие окружной силы, прижимающей блокирующие детали, прекращается и происходит разблокировка. При этом блокирующая деталь под действием осевой силы поворачивается и возвращается в нейтральное (исходное) положение. Зубчатая муфта или каретка синхронизатора свободно передвигается и входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни включаемой передачи.
КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 197;