Пособие с рисунками (Раздаточные материалы), страница 14

Поэтому вместо формулы (4.1) в этомслучае для определения площади поршня следует использовать иную зависимость:FП =P + PЦ − PПРpМ.4.2.1. Расчет разгрузочных устройствКак отмечалось выше, бустеры управления блокировочными муфтами располагаются вовращающихся деталях АКПП. Поэтому для обеспечения чистоты выключения блокировочныхмуфт в их конструкции предусматриваются специальные разгрузочные устройства, которые бывают двух типов:1. Механические, создающие постоянно действующее на поршень усилие, равное центробеж-ной добавке давления масла.2. Жиклеры.3.

Гидравлические клапаны опорожнения, открывающиеся при сбросе управляющего давле-ния масла в бустере.4. Компенсационные камеры.Схема устройства первого типа показана на рис.4.2. Уравновешивающее усилие РТ создается за счет центробежной силы РЦШ нескольких массивных шаров, вращающихся вместе с бустером.75Рис.4.2.Добавочная осевая сила РЦМ, действующая на поршень от центробежных сил в масле, определяется по формуле (4.2) Уравновешивающая сила без учета сил тренияnmω 2 RPТ ==,tgαtgαPЦШ(4.3)где α - угол наклона образующей тарелки;m - масса одного шара;п - число шаров;ω - частота вращения бустера;R - расстояние от оси вращения вала до центра шара при включенной муфте. Приравнивая пра-вые части уравнений (4.2) и (4.3), найдем массу одного шараm=πρ4 Rn( R2 2 − R12 )( R12 + R2 2 − 2 R0 2 ),где R1 и R2 - соответственно внутренний и наружный радиусы бустера (рис.4.1);R0 - радиус подвода масла (рис.4.4.1).Преимуществом такого способа борьбы с возникающим под действием центробежной силыдавлением заключается в том, что в этом случае это давление не участвует в формировании силысжатия пакета фрикционных дисков, и для расчета площади поршня следует использовать зависимость (4.1).В некоторых случаях для удаления масла из бустера блокировочной муфты использую простые жиклеры, т.е.

сквозные отверстия небольшого диаметра расположенные в поршне на максимально возможном радиусе от оси вращения бустера (рис.4.3). В этом случае, естественно, будетпроисходить утечка масла и при включении блокировочной муфты, что должно компенсироватьсясоответствующим повышением производительности масляного насоса.76Рис.4.3.В настоящее время благодаря своей простоте и надежности широкое распространение получили шариковые клапаны опорожнения (рис.4.4).Рис.4.4.При вращении бустера на шарик клапана действует центробежная сила РЦШ, которая стремится отжать его к периферии и открыть дренажное отверстие.

Сила давления РЦМ, действующаяна шарик со стороны масла, препятствует этому. Клапан рассчитывается таким образом, чтобыпри отсутствии управляющего давления в бустере преобладающим оказался опрокидывающиймомент РЦШ·а, а при наличии управляющего давления - стабилизирующий момент РЦМ·b.Центробежная сила, действующая на шарик,PЦШ = mω 2 R,(4.4)где m - масса шарика;ω - частота вращения бустера;R - расстояние от оси вала до центра шарика.Сила, действующая на шарик со стороны масла,77R 2 − R0α2= ( p Ì + p Ö )πb = ( p Ì + ρω)πrØ cos 2 ,222PÖÌ22(4.5)где рМ - давление масла в системе управления;рЦ - давление масла от центробежных сил;ρ - плотность масла;rШ - радиус шарика.Условие равновесного состояния шарика:РЦШ·а = РЦМ·bили с учетом (4.4) и (4.5)αR 2 − R0 2α)π rШ 3 cos3 .mω RrШ sin = ( pМ + ρω22222Шарик должен закрывать отверстие при наличии управляющего давления рМ, в этом случаемомент от силы РЦМ должен преобладать, т.е.

должно выполняться неравенствоαR 2 − R0 2αmω RrШ sin < ( pМ + ρω)π rШ 3 cos3 .22222При отсутствии давления рМ шарик должен открыть отверстие, т.е.R 2 − R0 2αmω RrШ sin > ρωπ rШ 3 cos3 .2222α2Таким образом, условия работы клапана можно выразить следующим образом:22R 2 − R0 2αα33α22 R − R0ρωπ rШ cos < mω RrШ sin < ( pМ + ρω)π rШ 3 cos3 .222222После некоторых преобразований получим0<mω 2 R sinα2 − ρ ω (R2 − R 2 ) < p .0Мα2π rШ 2 cos322Расчет следует производить для максимального значения угловой скорости бустера ω.В настоящее время нашли широкое применение для уравновешивания давления, возникающего под действием центробежных сил, так называемые компенсационные камеры (рис.4.5).В этом случае со стороны поршня, противоположной стороне бустера с помощью экранирующего диска формируется компенсационная камера, которая постоянно заполнена маслом. Подвоздействием то же центробежной силы в этой камере формируется давление, равное давлениюмасла в бустере, возникающему под действием центробежной силы.

Таким образом, на поршень сдвух сторон действует одинаковое давление, что приводит к его уравновешенному состоянию приотсутствии в бустере давления системы управления. Преимуществом такого способа борьбы с78возникающим под действием центробежной силы давлением заключается в том, что в этом случаеэто давление не участвует в формировании силы сжатия пакета фрикционных дисков, т.е.FП =P − PПР.pMРис.4.5.4.4. Расчет ленточных тормозовРассмотрим равновесие элементарного участка тормозной ленты (рис.4.6).Рис.4.6.На концах участка действуют силы натяжения S и S+dS.

Приращение натяжения обеспечивается силой тренияdS = dT = µdN ,79где dN - нормальная сила давления ленты на тормозной барабан;µ - коэффициент трения.Проецируя все действующие силы на вертикальную ось, и пренебрегая бесконечно малымивеличинами высших порядков, имеемdN = SdαилиdS= µ dαSИнтегрируя полученное уравнение в пределах 0≤α≤αx и S0≤S≤Sx, где αx и Sx - текущие значения угла и силы натяжения, получимlnSx= µα x ,S0откудаS x = S 0 e µα x .(4.6)Определим создаваемый тормозом момент при условии, что один конец тормозной лентыжестко закреплен, а ко второму приложена сила S0 (рис.4.6).

В соответствии с (4.6), сила на закрепленном конце лентыS1 = S 0 e µα .Из условия равновесия ленты, на которую действует тормозной момент Мт и натяжениеконцов S0 и S1, имеемM т = ( S1 − S 0 ) R = S 0 (e µα − 1) R.(4.7)При вращении барабана в противоположном направленииS1 =S0,e µαe µα − 1M т = ( S0 − S1 ) R = S0 µα R.e(4.8)Сравнивая правые части формул (4.7) и (4.8), замечаем, что во втором случае тормозноймомент в еµα раз меньше, чем в первом.

Таким образом, ленточный тормоз с одним закрепленнымконцом ленты может эффективно работать при вращении барабана лишь в одном направлении,поскольку в этом случае реализуется эффект самозатягивания.При затяжке ленточного тормоза равнодействующая сил S0 и SХ действует на барабан, вызывая изгибные напряжения в валу и нагружая его опоры. Геометрическое сложение сил S0 и SХдает80P = S 0 + S1 − 2S 0 S1 cos(2π − α ) .22При проектировании ленточного тормоза радиус тормозного барабана R и угол охвата αопределяются обычно конструктивными соображениями. Ширина ленты b находится из условияобеспечения требуемого удельного давления qтах. Для его определения поделим обе части выражения dN=Sdα, на длину элементарного участка ленты dl и ширину ленты bdNdα=S.bdlbdlУчитывая, чтоdl= R , получимdαq=SSS= 0 e µα x = 1 .bR bRbRОткуда видно, что удельное давление возрастает от одного конца ленты к другому противнаправления вращения барабана (рис.4.4).

Максимальное значение давленияqmax =S 0 µαSe = 1.bRbRТаким образом, требуемая ширина тормозной лентыb=S1,R[q ]где [q] – допускаемое давление.4.5. Расчет обгонных муфтЧасто в автоматических коробках передач в качестве фрикционного элемента управленияиспользуются обгонные муфты (или муфты свободного хода), которые представляет собой механизм, позволяющий передавать крутящий момент только в одном направлении.Муфты свободного хода - это самоопределяющиеся механизмы, принцип работы которыхпостроен на их заклинивании при вращении только в направлении. Они сами точно определяютмомент их включения и выключения.

Кроме того, они не требуют привода управления ими. Этообстоятельство значительно упрощает конструкцию и уменьшает габаритные размеры коробкипередач и, кроме того, в процессе эксплуатации муфты свободного хода не требуют регулировки.В настоящее время используются два типа муфт свободного хода: роликовые (рис.

4.7) и ссухариками (рис. 4.8).Использование муфт свободного хода в автоматических коробках передач позволяет, помимо улучшения качества включения, двигаться транспортному средству накатом без использования режима торможения двигателем.81Рис.4.7.Рис.4.8.Рассмотрим более подробно работу муфты свободного хода на примере установки ее в одном планетарном ряду. В активном режиме работы двигателя мощность подводится к МЦК(рис.4.9). Сопротивление движению транспортного средства создает опору момента на водиле иМЦК через сателлиты стремится вращать БЦК против часовой стрелки. Муфта свободного ходасрабатывает и замыкает его на картер трансмиссии.

БЦК полностью останавливается, что позволяет водилу планетарного ряда вращаться, передавая момент двигателя к ведущим колесам автомобиля. Планетарный ряд будет работать до тех пор, пока двигатель находится в активном режимеработы и БЦК пытается вращаться против часовой стрелки.Рис.4.9.Рис.4.10.Рис.4.11.При уменьшении частоты вращения двигателя, вызванного, например, закрытием дроссельной заслонки, водило становится ведущим звеном планетарного ряда. Это приводит к тому,что БЦК стремится вращаться по часовой стрелке, и ролики муфты расклиниваются.

Планетарныймеханизм переходит в нейтральное состояние и связи между ведущими колесами и двигателемнет. Хотя свободный ход обгонной муфты - ценное качество для выключения механизма при за82крытии дроссельной заслонки, оно, однако, небезопасно в случае движения транспортного средства под уклон, когда необходимо иметь режим торможения двигателем. Для предотвращения такого режима работы планетарного ряда необходимо исключить муфту свободного хода из силовогопотока, и обеспечит рабочий режим планетарного ряда.