Автоматизація розрахунків легкового автомобілю (стр. 2 из 6)
Особливості керування Управління автомобілем, обладнаним самоблокуючимся міжколісним диференціалом має деякі особливості. Зокрема, автомобіль в повороті на слизькому покритті може володіти надмірної повертаємістю, при дуже інтенсивному розгоні на змішаному покритті можливе відведення в сторону від передбачуваної траєкторії і т.д. Особливо це стосується розробок, що пропонуються як додаткове обладнання третіми фірмами. Однак грамотне використання властивостей таких диференціалів дозволяє упевнено переміщатися в складних дорожніх умовах, і істотно підвищує проходимість поза дорогами. Міжосьовий диференціал і його блокування При відсутності міжосьового розділення потужності (міжосьового диференціала або механізму, що відключає) необхідно відключити передній міст, щоб стало можливо обертання передніх і задніх коліс з різними кутовими швидкостями. За умовами руху потрібно, щоб колеса як переднього і заднього мостів, так і колеса одного моста могли обертатися з різною частотою і пройти різні шляхи. Особливо характерне це для поворотів: передні колеса при повороті проходять більшу відстань, ніж задні. На зміну шляху коліс впливають різні чинники: ковзання шин, їх кути відведення, тиск повітря, навантаження на колеса, кінематика підвіски. При цьому очевидно, що співвідношення між шляхами, прохідними колесами переднього і заднього мостів, також міняється під час руху. Ця обставина виключає можливість застосування різних передавальних чисел в головних передачах мостів для компенсації різниці прохідних шляхів.
Колеса різних осей автомобіля, кінематичне жорстко пов'язані одне з іншим, мають при обертанні однакові кутові швидкості. На твердій поверхні дороги при русі автомобіля з приводом на всі колеса (при відсутності міжосьового диференціала) можуть виникнути умови, при яких колеса різних осей будуть старатися рухатися з різними лінійними швидкостями, а жорсткий механічний зв'язок між ними стане перешкодою до досягнення цього. При прямолінійному русі описане явище може бути викликане, наприклад, різницею радіусів кочення пов'язаних між собою коліс. Кочення коліс в цьому випадку повинно супроводитися відносним переміщенням точок майданчика контакту шини по поверхні дороги (з ковзанням або буксуванням). Подібне ж можливо і при однакових радіусах кочення, але при русі по дорозі з нерівною поверхнею або на повороті. Виникаюче в цих умовах ковзання або 6yксовaние шин супроводитися збільшеним їх зносом, зносом механізмів трансмісії і непродуктивною витратою енергії двигуна на рух автомобіля. Для того щоб колеса котилися без шкідливих супроводжуючих явищ в трансмісії, крім диференціалів міжколісних встановлюють диференціали міжосьові. Проте, в умовах внедорожнього руху автомобіль може позбавитися рухливості в той момент, коли колеса одного з мостів втратять зчеплення з любим і почнуть буксувати. У такій ситуації диференціал звичайного типу спромогтися не передати необхідну для руху величину моменту, що крутить заднім колесам, що спираються на твердий грунт. Для уникнення цього на внедорожниках встановлюють міжосьові диференціали з примусовим блокуванням. Прикладом подібного конструктивного рішення може служити "Нива" ВА3-2121, оснащена роздаточною коробкою з міжосьовим диференціалом, що примусово блокується. Блокуванням користується водій автомобіля для подолання важкопрохідний дільниці дороги. При поверненні на шосе міжосьовий диференціал необхідно розблокувати. У сучасних конструкціях, крім механічного, застосовуються і інші приводи (пневматичний, гідравлічний, електричний), при цьому сам процес включення зводиться до простого натиснення кнопки на панелі. Наступним кроком стала поява самоблокуючихся міжосьових диференціалів. Принципи їх роботи схожі з міжколісними, але умови і задачі трохи інші. Так, при поворотах машини таким, що забігає відносно корпусу диференціала завжди буде вал, що передає момент на керовану вісь, що визначається кінематикою повороту машини з колісною формулою 4х4. Виходячи з цього, при забіганні привідний вала керованого моста коефіцієнт блокування бажано мати невисоким, а при забіганні (буксуванні) некерованого моста - дещо більшим. Такий диференціал називають самоблокуючимся з несиметричними блокуючими властивостями. У цей час на легкових внедорожниках широко використовуються міжосьові диференціали з автоматичним блокуванням за допомогою гідравлічної муфти з в'язкою рідиною. Вони забезпечують оптимальну силу тяги у всіх умовах руху, в зв'язку з чим відпадає необхідність в примусовому блокуванні. Є у них і інші переваги. Цей вузол оберігає трансмісію від перевантаження, яке може виникнути, наприклад, при раптовому ударі колеса. Диференціал, що автоматично блокується гідравлічною муфтою з в'язкою рідиною, чуйно реагує на стан дорожньої поверхні і забезпечує більш рівномірну швидкість автомобіля, а також зменшує імовірність його заблокування. При гальмуванні міжосьовий диференціал такого типу запобігає блокуванню колеса одного моста відносно колеса іншого, що приводить до втрати стійкість. До того ж перерозподіл надмірної гальмової сили з однієї пари коліс на іншу значно скорочує гальмовий шлях і зберігає повний контроль над машиною. Розглянемо, як працює міжосьовий диференціал фірми, що автоматично блокується GKN з гідравлічною муфтою. Зміна моменту тертя в ній розрахована так, щоб при маневруванні на поверхні з хорошими зчіпними властивостями ( асфальт, бетон і т.д.) був малий момент тертя між вихідними валами. З зростанням різниці частот їх обертання тертя між ланцюгами муфти значно зростає. Блокування за допомогою муфти з в'язкою рідиною відбувається точно відповідно до розподілу моменту, що крутить в міжосьовому диференціалі.
Випробування підтвердили, що розподіл моментів між передніми і задніми колесами забезпечує майже нейтральну повертаємість автомобіля. По легкості водіння і безпеки повнопривідні автомобілі з таким приводом перевершують навіть передньопривідні легкові автомобілі. Однак, при всіх достоїнствах такого роду блокування, необхідно відмітити, що фактичне включення блокування після початку пробуксовки коліс, характерне для віскомуфти, істотно знижує шанси на успішне подолання серйозних внедорожніх перешкод у вигляді в'язкого грунту, бруду або снігів, оскільки колесо, що буксує здатне швидко зариватися. Внаслідок можливостей автомобіля навіть із заблокованим міжосьовим диференціалом може виявитися недостатньо для самостійного виїзду. Передній міст, що Підключається Дуже багато виробників внедорожників використовують схему з переднім мостом, що підключається (так званий part time 4WD). У цьому випадку міжосьовий диференціал, як правило, відсутній, і в режимі повного приводу між мостами встановлюється жорсткий кінематичний зв'язок. Виробники рекомендують підключати передній міст тільки в складних дорожніх умовах, коли колеса схильні до пробуксовки. Тривалий рух в такому режимі по дорогах з твердою поверхнею викликає підвищений знос шин і трансмісії (зокрема, в роздатках з ланцюговою передачею перевантажується ланцюг), підвищену витрату палива, а також погіршує керованість на високих швидкостях. Для уникнення цих негативних наслідків багато які конструкції передбачають не лише відключення переднього моста, але і від'єднування передніх коліс від напіввісей. Для цього застосовуються колісні хаби (муфти вільного ходу), які можуть бути автоматичними і ручними, роз'єднання напіввісей за допомогою електричного або пневматичного приводу і т.д.
1.2 Умова та формалізація задачі
Для розв'язку задачі необхідно визначити:
1) коефіцієнт довжини зубця λ;
2) модуль mn;
3) тиск на вісь сателіта σ1;
4) тиск на вісь сателіта в коробці диференціала σ2;
5) тиск на торці півосьової шестерні σ3;
6) порівняти розрахункові значення тисків з допустимими
Для розвязку задачі ми повині слідувати за певною послідовністю формул. Тому для розвязку цеї задачі ми використаємо такі формули:
Модуль:
(1.1) 
довжина твірної початкового конуса, мм;к6 - коефіцієнт, що враховує блокування диференціала;
- число зубців півосьової шестерні;q- число сателітів;
у - коефіцієнт форми зубця;
половина кута при вершиш початкового конуса, град;Тиск на вісь сателіта в шестерні:
(1.2)r
- відстань від площини, що проходить через вершину ділильною конуса, до середині опорної поверхні осі в коробці диференціала, ммl - довжина посадочної поверхні осі в коробці диференціала, мм
d- діаметр осі сателіта, мм
Тиск на вісь сателіта в коробці:
(1.3)r-відстань під площини, що проходить через вершину ділильною конуса, до середини довжини зубця сателіта, мм;
d
- діаметр опорної поверхні сателіта, мм;