Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок.

Динамические нагрузки в трансмиссии возникают в следующих случаях:

– при резком изменении скорости двигателя автомобиля: например, при резком торможении с включенным сцеплением

– при резком включении сцепления

– при наезде на неровность

– вследствие неравномерной работы двигателя.

Наибольшие нагрузки возникают при резком включении сцепления. В этом случае трансмиссия закручивается не только М_кр двигателя, но главным образом, моментом касательных сил инерции вращающихся частей двигателя. Следовательно, момент, передаваемый сцеплением на трансмиссию:

М_С = М_Д + М_И(1.16.)

Момент касательных сил инерции вращающихся частей двигателя:

(1.17.)

Рассмотрим зависимость величины М_Иот упругих свойств трансмиссии.

М_И = С_ba(1.18.)

где С_b - коэффициент крутильной жесткости трансмиссии; a - угол закручивания валов трансмиссии.

Элементарная работа

dА = С_b × da (1.19.)

интегрируя, получим (1.20.)

В момент резкого включения кинетическая энергия вращающихся частей двигателя равна работе на закручивание валов трансмиссии.

(1.21.)

откуда (1.22.)

подставив значения : (1.23.)

Таким образом, инерционный момент в значительной степени зависит от жесткости трансмиссии. Включение в трансмиссию упругость звена способствует уменьшению этого момента. Таким упругим звеном может служить упругий полукардан (ВАЗ) и (в некоторой степени) пружины демпфера (гасителя) крутильных колебаний устанавливаемого в сцеплении.

Неравномерность М_КР двигателя может вызвать крутильные колебания трансмиссии, которые являются источником шума в шестернях, а иногда и причиной поломок деталей (при резонансе).

Установкой демпфера в сцеплении исключаются резонансные крутильные колебания в трансмиссии. Демпфер влияет следующим образом:

- поглощает энергию крутильных колебаний работой трения фрикционных колец демпфера. (Для того чтобы работа трения не уменьшалась при износе фрикционных колец, последние в некоторых конструкциях (ГАЗ–24) поджимаются пружинами рис.1.5.)

Рис. 1.5. Рис. 1.6.

- является элементом, обеспечивающим нелинейность упругой характеристики трансмиссии (рис.1.6.). Как известно, упругую нелинейную систему трудно ввести в резонанс.

Пиковые нагрузки в трансмиссии, независимо от их происхождения, ограничиваются пробуксовкой сцепления.

По этой причине М_КР максимально передаваемый сцеплением, не должен превышать некоторой величины, определяемой коэффициентом запаса сцепления:

(1.24.)

В выполненных конструкциях сцеплений с регулируемым давлением пружин (МАЗ-500) или в сцеплениях с диафрагменной пружиной коэффициент запаса: b =1,2 – 1,5

В сцеплениях с нерегулируемым давлением пружин b=1,6…3,0 (большие значения b принимаются для грузовых автомобилей, тягачей и автобусов).

Следует учитывать, что при резком включении сцепления коэффициент запаса сцепления на мгновение становится значительно больше регламентированного за счет инерции поступательно движущихся масс сцепления, в основном – нажимного диска, когда сила инерции суммируется с усилием пружин.

Постоянство нажимного усилия независимо от износа трущихся поверхностей удовлетворяется следующими конструктивными мероприятиями:

– регулировкой давления пружин, при которой поддерживается постоянство коэффициента запаса сцепления (в некоторых современных конструкциях сцеплений осуществлена автоматическая регулировка);

– применением сцеплений с диафрагменной пружиной (благодаря нелинейной характеристике пружин можно обеспечить, в известных пределах, приблизительное постоянство (рис.1.7.) нажимного усилия).

Рис. 1.7. Рис. 1.8.

Уменьшением жесткости нажимных пружин. На рис.1.8. показаны характеристики 2^х пружин различной жесткости, сжатых до получения одинаковых усилий. При уменьшении деформации обеих пружин на одну и туже величину D¦ пружина, имеющая меньшую жесткость, сохраняет большее нажимное усилие .Однако пружина, обладающая малой жесткостью, имеет большие габариты, не позволяющие разместить ее в конструкции сцепления. Поэтому в таком случае предпочтительно применять двойные пружины, имеющие меньшее сечение проволоки, чем одинарная пружина (ГАЗ-24) или, если габариты позволяют, размещать большее число пружин на периферии.