Диссертация (Автоматизация управления муфтами блокировки дифференциалов в трансмиссии многоосной колёсной машины), страница 3

Система ATC автоматического подключения переднего ведущегомоста фирмы VolvoТакже представляет интерес ещё одна система от фирмы Volvo: TandemAxle Lift, позволяющая отключать и подключать ведущую заднюю осьседельного тягача с помощью кулачковой муфты вместе с её подъёмом (Рис.

1.2).Особенностью данной системы является отсутствие межосевого дифференциалазаднейтележки.Системапозволяетэкономитьтопливоиповысить16управляемость и манёвренность при движении в ненагруженном состоянии, а всложных условиях подключить дополнительную ведущую ось.Рис. 1.2. Система отключения ведущей оси фирмы VolvoБлокирование дифференциальных связей в механической трансмиссииавтомобиля позволяет повысить проходимость в случае возникновения разныхусловий сцепления с опорной поверхностью ведущих мостов и ведущих колёс.Блокировка дифференциалов также возможна кулачковой или зубчатой муфтойи фрикционными элементами.Блокировка кулачковой или зубчатой муфтой, как и в случае сподключением ведущих мостов, как правило, происходит только послеостановки транспортного средства ввиду большой вероятности поломки илиневозможности включения муфты.Из автоматических систем включения и выключения муфт блокировокдифференциалов стоит отметить систему, применяемую в продукции заводаМТЗ (республика Беларусь) (Рис.

1.3). Задний дифференциал трактора оснащёнмуфтой блокировки, которая блокирует дифференциал при прямолинейномдвижении. При любом повороте управляемых колёс муфта блокировкидифференциала выключается, тем самым позволяя совершать повороты безпотери управляемости и увеличения сопротивления движению. Управлениемуфтой – гидравлическое.17Рис. 1.3. Схема дифференциала трактора МТЗ «Беларус»Зарубежная разработка Automatic Drive-Train Management (ADM) фирмыZF интересна тем, что данная система управления в автоматическом режимеуправляет блокировками дифференциалов. Система ADM разрабатывалась дляприменения в автомобилях повышенной проходимости с колёсной формулой4х4 и 6х6. Из особенностей данной системы стоит отметить то, что включениеблокировок происходит с помощью кулачковых муфт с обратным углом наклонакулачка (Рис.

1.4), тем самым обеспечивается самовыключение муфтывозвратной пружиной после преодоления сложного участка и снятия нагрузки сблокируемых элементов.Данная система автоматического управления обладает следующимипреимуществами:- автоматическое функционирование на различных частотах вращения;- передача всего крутящего момента трансмиссии;- высокий КПД кулачковой муфты по сравнению с другими типами муфт;18- возможность внедрения в существующие конструкции раздаточныхкоробок;- управление тягой двигателя при возникновении необходимости;- разблокировка дифференциалов, когда необходима стабилизациятранспортного средства или при негативном влиянии блокированной связи;- совместимость с антиблокировочной тормозной системой.Рис. 1.4.

Муфта блокировки дифференциала фирмы ZF с обратным наклономбоковой поверхности кулачкаСледует отметить отсутствие разработок подобных систем в России.Включение пониженной передачи в трансмиссии приводит к увеличениюдинамического фактора вместе с понижением скорости движения на бездорожье,что благотворно сказывается на проходимости. Как правило, включениепониженной передачи осуществляется при остановке транспортного средства иневозможно во время движения. Одним из самых распространённых устройстввключения пониженной передачи является зубчатая или кулачковая муфта.19Из представленных в мире разработок известна система автоматическогоуправленияраздаточнойкоробкойвспециальнойколёснойтехнике,разработанная фирмой ZF. В качестве блокирующего механизма в даннойсистеме используется зубчатая муфта с синхронизатором (Рис.

1.5).Рис. 1.5. Муфта включения пониженной передачи в раздаточной коробкефирмы ZFДанная система позволяет включать пониженную передачу во времядвижения, не создавая возможные условия потери подвижности колёсноймашины в случае её остановки. Алгоритм включения пониженной передачиследующий.Чтобыначатьпереключениеводительпереводитрычагпереключения в нужную позицию и нажимает педаль сцепления. Электронныйблок управления проверяет частоту вращения двигателя и давление воздуха ввоздушной системе. Если эти параметры находятся в допустимых пределах, топроисходит переключение передачи, и звуковой сигнал сообщает водителю, чтоон может отпустить педаль сцепления.Как видно из анализа способов повышения проходимости колёсноймашины за счёт управления элементами трансмиссии, как правило, в качествеустройства соединения элементов трансмиссии используются кулачковые изубчатые муфты.

Это обусловлено низкой стоимостью таких конструкций, ихпростотой и большей надёжностью по сравнению с другими способамивключения блокированных связей. Однако включение муфт возможно только20при полной остановке или при движении с малой скоростью транспортногосредства. Кроме того, такие муфты не могут работать как предохранительныеустройства в случае циркуляции мощности, что может привести к поломкамузлов трансмиссии. Всё это накладывает высокие требования к квалификацииводителя при управлении муфтами блокировок дифференциалов.Из анализа литературы, посвящённой управлению трансмиссиейколёсной машины, можно сделать следующие выводы:1)блокировка дифференциалов трансмиссии является эффективнымрешением повышения проходимости колёсной машины;2)кулачковая муфта является наиболее простым способом полнойблокировки дифференциала и может передавать весь крутящий момент.1.3.

Анализ конструкций кулачковых муфтВ настоящее время кулачковые сцепные муфты распространены вомногих областях техники, в том числе в автомобильных узлах и агрегатах.Типичные конструкции сцепных управляемых кулачковых муфт с торцевымизубьями представлены на Рис. 1.6.На Рис. 1.7 представлены различные формы кулачков. Следует отметить,что прямоугольный профиль применяется в тяжелонагруженных машинах [37].Также такой профиль не требует постоянного приложения осевой силы дляработы муфты.

Однако недостатками таких муфт является наличие зазоров взамкнутой муфте, что ухудшает их работу при реверсивной нагрузке, и большаявероятностьотсутствиявключенияповерхностям кулачков муфт [38].привзаимодействиипоторцевымИменно этот тип муфт применяется вбольшинстве конструкций блокировок дифференциалов.21Рис. 1.6. Кулачковые сцепные муфтыДля облегчения включения производители добавляют фаски и скруглениякулачков.Примеркулачковоймуфты,используемойдляблокировкидифференциалов, показан на Рис. 1.8.Рис. 1.7.

Формы зубьев сцепных муфтВ ряде конструкций применяется обратный угол наклона кулачковмуфты, тем самым предотвращается самовыключение при действии большойнагрузки и увеличивается вероятность надёжного включения.22Известныконструкциисцепныхмуфт,вкоторыхпримененымеханические устройства, позволяющие производить включение кулачковыхмуфт без взаимодействия по торцевым поверхностям кулачков. Один из типовтаких устройств изображен на Рис. 1.9 [54].Рис. 1.8.

Муфта включения блокировки дифференциаловРис. 1.9. Устройство безударного включения сцепной муфты [54]Особенность приведённой конструкции заключается в том, что во времявключения муфты первым во взаимодействие вступает специальный выступ навключаемой полумуфте, который не позволяет ей продолжить движение в23осевом направлении пока кулачки включаемой муфты не окажутся напротиввпадин неподвижной полумуфты.

Данное изобретение позволяет исключитькромочные удары взаимодействующих кулачков, однако представляет собойнесколько усложнённую конструкцию и не позволяет использовать его дляблокировки дифференциала, так как данная конструкция делает невозможнымразмещение соосного кулачковой муфте выходного вала дифференциала. Крометого, вызывает сомнения работоспособность данного устройства при большойразности частот вращения соединяемых элементов.Другая конструкция показана на Рис. 1.10 [53].

Включение кулачковоймуфты в данной конструкции происходит после проворота подвижнойполумуфты при движении её в осевом направлении таким образом, чтобыкулачки одной из полумуфт были расположены напротив впадины другойполумуфты. Однако включение муфты в данном устройстве возможно толькопри остановленных валах, что сильно ограничивает применение даннойконструкции.Рис.