Что такое коэффициент трансмиссии

Что такое коэффициент трансмиссии

О сложном простыми словами. Передаточное число КПП.

Каждый из нас, выбирая для покупки новый автомобиль, смотрит на технические характеристики. Если их уметь анализировать, то мы можем спрогнозировать (пусть и не очень точно) характер машины. Таким образом, нам легче будет подобрать «обновку под себя» (ведь мы все разные, как и предлагаемые нам машины). А правильный выбор положительно скажется как на удовольствии от езды, так и на безопасности. Частенько в характеристиках встречаются передаточные числа передач, а также цифра главной пары. Что они обозначают?
В каждой КПП несколько передач, например, в «механике» чаще всего 5. Для чего их столько нужно? Представьте себе, что 1-я передача — это спринтер. Мощный человек, огромные мускулы ног. Свою «стометровку» 1-я передача (спринтер) пробежит лучше всех. А 5-я передача — это марафонец, который мощным телосложением не выделяется, зато жилист и вынослив. С дистанцией 42 км 5-я передача (марафонец) справится гораздо лучше спринтера (1-я передача). Но вот сдвинуть тяжелую машину с места у марафонца (5-ой передачи) может не хватить сил. Все остальные передачи (2-я, 3-я, 4-я) — это бегуны по своим дистанциям, каждый из них тоже важен.

Одна из основных характеристик трансмиссии авто — передаточное число коробки передач. Значение термина — соотношение количества зубьев двух взаимодействующих шестерён, ведомой к ведущей. Или, что то же самое, соотношение угловых скоростей либо частоты вращения обеих элементов кинематической пары. Размер зубцов на обеих шестернях будет одинаковым, различаться могут их диаметры. В случае взаимодействия нескольких зубчатых колёс, общее значение определяется произведением чисел для всех пар. Если ведущее колесо имеет меньший диаметр и число зубьев, чем ведомое, скорость вращения на выходе снижается, а крутящий момент повышается. Чем ниже скорость, тем выше тяга. При обратном соотношении диаметров шестерён всё наоборот: скорость выше, но тяга меньше.

В КПП любого типа присутствует несколько ступеней. КПП внедорожников и тягачей имеют дополнительные понижающие передачи, они обеспечивают увеличение крутящего момента. Чем ниже ступень, тем выше её передаточное число и тем она «короче». Низшие ступени в большинстве МКПП, — первых три. Они, обеспечивая большую тягу, предназначены для трогания, медленной езды, разгона. Затем мы переключаемся на прямую передачу — четвёртую. Пятая, повышенная или «длинная» — для движения на высокой скорости. Однако она не может обеспечить нужный крутящий момент, когда мы едем в гору или собираемся обогнать впереди идущую машину. Необходимо перейти на ступень ниже: четвёртую или даже третью.
Передаточные числа ступеней в коробках передач выбираются с учётом типа привода, веса машины, мощности мотора, диаметра колёс. Расчёт ведут таким образом, чтобы при приличной динамике водителю не приходилось часто переключать рычаг и расход топлива был умеренным.

Массовые авто оснащают «длинными» КПП. Они удобнее, шире диапазон скоростей для каждой из ступеней. В городе, при постоянном изменении скорости движения, это имеет большое значение.

Спортивные версии, рассчитанные на любителей быстрой езды, оборудуются «короткими». Реально «рвануть» первым с перекрёстка, но переключаться придётся чаще.

Отечественный тюнинг — наследие советского автопрома, где на самую большую страну мира производили три типа легковых автомобилей. Обвес, светодиодные «глазки БМВ» и дырявый глушитель-прямоток «звук Мазерати» позволяют владельцам отечественных авто хоть как-то выделиться из безликого потока. «Продвинутые и рукастые» автолюбители идут дальше и глубже, внося конструктивные изменения в двигатель и трансмиссию.

Считается, что «укоротить» коробку — очень круто. Любители быстрой езды могут приобрести вместо стандартных пар (рядов) шестерён альтернативные, повышающие передаточное число. К примеру, значение для главной пары ВАЗ 2107 в заводской КПП составляет 3,9, для ВАЗ 2108 — 3,8. Изменяют на 4,1 и более, до 5,1. Да, это позволяет машине «выстрелить» с места, но ухудшает другие характеристики. Повышается расход топлива и износ двигателя, снижается максимальная скорость, приходится часто переключаться. Чрезмерный тюнинг КПП вместо острых ощущений может привести к разочарованиям.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ТРАНСМИССИИ

1.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ТРАНСМИССИИ

Механический КПД трансмиссии учитывает потери на трение, взбалтывание масла и т.п. Он зависит от числа пар зубчатых передач, находящихся в зацеплении, типа шестерен и способа их соединения между собой, от типа промежуточных соединений и муфт сцепления, вязкости и уровня заливаемого масла и других факторов. Часть потерь зависит от значения передаваемых моментов, а другая часть потерь зависит в основном от скорости вращения деталей и почти не зависит от нагрузочного режима.

Для тракторов с колесной формулой 4К2 определяем КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с задними ведущими колесами. Распределение мощности по ведущим мостам зависит от распределения массы трактора по мостам, схемы трансмиссии, почвенного фона, действия на трактор со стороны с.-х. машины, сил и моментов, величины и других факторов.

Механический КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с задними ведущими колесами представим как

где hхол и hн — КПД, учитывающие потери соответственно холостого хода и при работе под нагрузкой;

hц и hк — КПД, соответственно цилиндрической и конической пар шестерен (hц=0,985. 0,99 и hк=0,975. 0,98);

m и n — соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении на данной передаче

x — коэффициент, учитывающий потери холостого хода в трансмиссии (x=0,03. 0,05).

Находим КПД трансмиссии для первой и второй передач

hтр1(1-2) =

Механический КПД привода ВОМ hвом рассчитываем в соответствии с формулой (12), при этом значение x выбираем по меньшим пределам. Расчет проводится для зависимого привода ВОМ, так как такой привод планируем использовать для технологического модуля.

где hпл -КПД планетарного механизма (hпл =0,96).

hвом(1-2) =

1.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ТРАКТОРА

Эксплуатационную мощность двигателя Nен, для обеспечения заданных тягово-приводных и скоростных показателей трактора подсчитываем по формуле:

= кВт (14)

где Pк.н.1 — номинальная касательная сила тяги на 1 основной передаче, кН.

Nвом — мощность, необходимая для привода рабочих машин от вала отбора мощности на расчетном тяговом режиме, кВт.

Номинальную касательную силу тяги на 1-ой передаче определяем по формуле: = 8,198 кН (15)

где Pf — сила сопротивления качению.

Она определяется по формуле:

=кН (16)

здесь G — вес трактора.

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 ЗАДАЧИ РАСЧЕТА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В задачи теплового расчета двигателя, прежде всего, входит определение параметров состояния рабочего тела в характерных точках рабочего цикла двигателя и определение энергетических и экономических показателей цикла и двигателя, на основании которых рассчитываем также основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня). Основными исходными данными для расчета являются: номинальная эффективная мощность и соответствующая ей частота вращения коленчатого вала двигателя; степень сжатия; тип камеры сгорания; коэффициент избытка воздуха; вид топлива; расчетные параметры окружающей среды (давление и температура) и ряд других.

Тепловой расчет двигателя выполняем по исходным данным в соответствии с индивидуальным заданием на курсовую работу.

В задании на курсовую работу приводится часть необходимых для теплового расчета исходных данных, остальными задаемся, ориентируясь на прототип двигателя.

Тепловой расчет выполняем на ПЭВМ по программе, составленной на кафедре тракторов и автомобилей.

Среди исходных данных задаемся коэффициентом избытка воздуха a, подогревом заряда на впуске DT степенью повышения давления lp.

Для номинального режима эти значения принимаем в пределах:

a = 1,3. 1,65 — для дизельных двигателей с неразделенной камерой сгорания;

DT = 10. 30 К — для дизелей без наддува;

lp= 1,6. 2,5 — для дизелей с неразделенной камерой сгорания.

На величину степени повышения давления влияет режим впрыска топлива, форма камеры сгорания и способ смесеобразования.

При выборе lp учитываем, что увеличение lp приводит к уменьшению степени предварительного расширения r. Для большинства дизелей r = 1,2. 1,7 (большие значения характерны для раздельных камер сгорания).

Ниже приводятся обозначения величин с указанием их размерности, которые приняты в расчетных формулах. Эти обозначения приводятся, в основном, в том порядке, в каком они встречаются по алгоритму расчета.

Потери мощности в трансмиссии. КПД трансмиссии

Мощность, подводимая от двигателя к ведущим колесам авто­мобиля, частично затрачивается в трансмиссии на преодоление трения (сухого или жидкостного).

Потери мощности на трение в трансмиссии (рис. 3.3)

Величина Nтренвключает в себя два вида потерь: механические и гидравлические.

Механические потери обусловлены трением в зубчатых зацеп­лениях, карданных шарнирах, подшипниках, манжетах (сальни­ках) и т. п. Величина этих потерь зависит главным образом от ка­чества обработки и смазки поверхностей трущихся деталей.

Гидравлические потери мощности связаны с перемешиванием и разбрызгиванием масла в механизмах трансмиссии (коробка передач, раздаточная коробка, ведущие мосты и др.). Величина потерь этого вида зависит от вязкости и уровня масла, залитого в механизмы трансмиссии, частоты вращения валов и шестерен.

Рис. 3.3. Графическая иллюстрация

потерь мощности в трансмиссии

v1— одно из возможных значений скорости автомобиля

Как указывалось в подразд. 3.3, потери мощности в трансмис­сии оценивают с помощью КПД трансмиссии, который можно определить следующим образом:

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов, вхо­дящих в ее состав:

где ηк, ηкар, ηд, ηг — КПД соответственно коробки передач, кар­данной передачи, дополнительной коробки передач и главной передачи.

Ниже приведены значения КПД трансмиссии различных ти­пов автомобилей и ее отдельных механизмов:

Легковые автомобили. 0,90. 0,92

Грузовые автомобили и автобусы. 0,82. 0,85

проходимости. 0,80. 0,85

прямая передача. 0,98. 0,99

понижающая передача. 0,94. 0,96

Карданная передача. 0,97. 0,98

одинарная. 0,96. 0,97

двойная. 0,92. 0,94

КПД трансмиссии не остается постоянным в течение всего срока эксплуатации автомобиля. В начале эксплуатации нового автомо­биля детали механизмов трансмиссии прирабатываются, и ее КПД в течение некоторого времени повышается. Далее на протяжении длительного периода он остается почти постоянным, а затем на­чинает снижаться вследствие изнашивания деталей, отклонения их размеров от номинальных и образования зазоров. После капи­тального ремонта автомобиля и последующей приработки дета­лей КПД трансмиссии вновь возрастает, но уже не достигает пре­жнего значения.

Для автомобилей, имеющих в трансмиссии гидравлические передачи (гидротрансформаторы, гидромуфты), КПД трансмис­сии равен произведению механического ηм и гидравлического ηгид КПД:

Гидравлический КПД существенно зависит от угловой скорос­ти валов и передаваемого момента.

Радиусы колес автомобиля

У колес автомобиля (рис. 3.4) различают следующие радиусы: статический rс,динамический rд и радиус качения rкач.

Статическим радиусом называется расстояние от оси непод­вижного колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, приходящейся на колесо, и давления воздуха в шине. Статичес­кий радиус уменьшается при возрастании нагрузки и снижении давления воздуха в шине, и наоборот.

Динамическим радиусом называется расстояние от оси катяще­гося колеса до поверхности дороги. Он зависит от нагрузки, дав­ления воздуха в шине, скорости движения и момента, передавае­мого через колесо. Динамический радиус возрастает при увеличе­нии скорости движения и уменьшении передаваемого момента, и наоборот.

Радиусом качения называется отношение линейной скорости оси колеса к его угловой скорости:

.

Радиус качения, зависящий от нагрузки, давления воздуха в шине, передаваемого момента, пробуксовывания и проскальзы­вания колеса, определяется экспериментально или вычисляется по формуле

(3.13)

где пк — число полных оборотов колеса; SK — путь, пройденный колесом за полное число оборотов.

Из выражения (3.13) следует, что при полном буксовании ко­леса (SK = 0) радиус качения rкач = 0, а при полном скольжении

Как показали исследования, на дорогах с твердым покрытием и хорошим сцеплением радиус качения, статический и динами­ческий радиусы отличаются друг от друга незначительно. Поэтому можно считать, что они практически равны, т.е. rс ≈ rд ≈ rкач.

При выполнении расчетов в дальней­шем будем использовать это приближен­ное значение. Соответствующую вели­чину назовем радиусом колеса и обо­значим rк.

Рис. 3.4. Радиусы колеса

Для различных типов шин радиус колеса может быть определен по ГОСТ, в котором регламентированы статичес­кие радиусы для ряда значений нагруз-

ки и давления воздуха в шинах. Кроме того, радиус колеса, м, можно рассчитать по номинальным размерам шины, используя выражение

где d — диаметр обода колеса, м; Вш — ширина профиля шины, м; λш= 0,8. 0,9 — коэффициент смятия шины.

Формула (3.14) обеспечивает наиболее точные результаты для самого распространенного типа шин — тороидальных.

Тяговый расчет параметров двигателя и трансмиссии

Страницы работы

Фрагмент текста работы

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Тяговый расчет ставит своей задачей определение параметров двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства и топливную экономичность транспортного средства в заданных условиях эксплуатации.

2.1 Выбор и оценка параметров тягового расчета

2.1.1 Полная масса автобуса и распределение ее по осям

Полная масса для автобусов малого класса определяется по формуле:

, где m – снаряженная масса автобуса (с учетом выбранной компоновки и автомобиля-прототипа m = 2000), кг;

mч – масса водителя или пассажира (mч = 75), кг;

mб – масса багажа пассажиров (mб = 350), кг;

n – число пассажиров ( по заданию n = 11).

кг.

Распределение полной массы по осям определяется целесообразностью полного использования грузоподъемности шин, а также необходимостью соблюдения норм, ограничивающих максимальную допустимую нагрузку на дорогу. Распределение полной массы по осям автобусов малого класса в основном определяется их назначением и компоновкой. Так как полная масса автомобиля-прототипа не превышает 3,5 т, то можно распределить полную массу аналогично легковому автомобилю с классической компоновкой: 55% — на заднюю ось, 45% — на переднюю ось [1], то есть:

ma1 = 1429 кг; ma2 = 1746 кг.

2.1.1 Типоразмер шин и радиус колес

Выбор пневматических шин производится по наиболее нагруженным колесам автомобилей с учетом номенклатуры шин, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью, а также с учетом максимальной скорости, на которую рассчитана шина.

Номенклатура отечественных шин приводится в справочниках и ГОСТ. Динамический радиус колес автомобиля в первом приближении принимается равным статическому радиусу, который приводится в ГОСТах на пневматические шины.

Выбор шин производим по наиболее нагруженным колесам автобуса. Масса, приходящаяся на более нагруженную заднюю ось – 1746 кг. Таким образом, масса на наиболее нагруженном колесе – 873 кг. Выбираем радиальную шину 195R16C модели Forvard-131, с максимальной нагрузкой 900 кгс, максимально допустимой скоростью 150 км/ч (максимальная скорость по заданию 140 км/ч). Статический радиус rст = 332 мм.

2.1.2 Коэффициент полезного действия трансмиссии

Коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии характеризует потери мощности при ее передаче механизмами трансмиссии от первичного вала коробки передач до ведущих колес.

КПД механической трансмиссии равен произведению коэффициентов полезного действия входящих в трансмиссию механизмов, т.е.:

, где hТР – КПД трансмиссии;

hкп – КПД коробки передач (принимаем hкп = 0,98 [2]);

hдк – КПД дополнительной коробки (ввиду отсутствия дополнительной коробки принимаем hдк = 1);

hк – КПД колесного редуктора (ввиду отсутствия принимаем hкр = 1);

hкар – КПД карданного шарнира (принимаем hкар = 0,995 [2]);

v – число карданных шарниров (по кинематической схеме v = 2);

hо – КПД главной передачи (принимаем hо = 0,96 [2]).

.

2.1.3 Коэффициент обтекаемости и площадь лобового сопротивления

Коэффициент обтекаемости kв равен силе сопротивления воздуха, действующей на 1 м 2 лобовой площади автомобиля при скорости движения 1 м/с.

Для автобусов коэффициент обтекаемости kв = (0,25…0,40) Нс 2 /м 4 [2].

Исходя из формы кузова проектируемого автобуса малого класса

Трансмиссия

Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передает крутящий момент от двигателя ведущим колесам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колесами.

Назначение трансмиссии

Двигатели внутреннего сгорания, являющиеся на сегодняшний день основным источником энергии для автомобилей, имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для того чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.
Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению (силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему, силы инерции, аэродинамического сопротивления). Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путем изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать и автомобиль не сможет двигаться. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления — ϕ. Коэффициент сцепления зависит от состояния дорожного покрытия, качества и состояния шин и находится в пределах от 0,1 до 0,9.
Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колеса автомобиля будут ведущими. Тем не менее для движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием достаточно двух ведущих колес на одной оси. Увеличение числа ведущих колес приводит к усложнению трансмиссии и увеличению механических потерь, поэтому конструкторам автомобилей приходится применять компромиссные решения в зависимости от назначения автомобиля.

Механические трансмиссии

Выбор типа привода ведущих колес и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства. Особенности привода оказывают влияние на топливную экономичность, безопасность, массу и компактность автомобиля, а также на показатели устойчивости, управляемости и тормозной динамики.

Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:
1 — двигатель;
2 — коробка передач;
3 — главная передача и дифференциал;
4 — карданная передача

У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4×2 крутящий момент от двигателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепление и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От коробки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля:
1 — двигатель;
2 — главная передача и дифференциал;
3 — коробка передач

Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними ведущими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.

Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения

Для расчета муфты сцепления необходимо задаться наружным D и внутренним d диаметром ведомых дисков, исходя из которых рассчитывается средний радиус Rcp. Ниже приведены значения диаметров сцеплений отечественных автомобилей.

Таблица 1.6 Размеры ведомых дисков сцеплений различных автомобилей

Принимаем данные для расчета: D – 300 мм

Число пар трения i = 2*1 = 2

Рассчитаем нажимное усилие пружин:

(6.1)

где: — максимальный момент двигателя, (314,4 Нм); — коэффициент запаса сцепления (µ = 0,25); =1,3; — средний радиус поверхности трения, равен:

(6.2)

Проверка дисков по прочности накладок:

МПа(6.3)

Для различных материалов [р] = 0,14 .0,25 МПа.

Меньшее значение давлений имеют сцепления грузовых автомобилей и автобусов, большие значения — сцепления легковых автомобилей.

Если условие прочности не соблюдается, то необходимо увеличить диаметры поверхностей трения, либо увеличить количество дисков.

Работа буксования сцепления:

(6.4)

где — приведенный момент инерции;

(6.5)

где — коэффициент учета вращающихся масс;

— масса автомобиля, кг;

— радиус колеса;

— передаточное число первой передачи

— передаточное число главной передачи

— момент сопротивления движению автомобиля, приложенный к первичному валу КПП;

— угловая скорость коленчатого вала при начале движения автомобиля, ;

Расчет производится для легковых автомобилей и автопоездов на первой передаче, а для грузовых одиночных автомобилей на второй передаче.

(6.6)

Коэффициент учета вращающихся масс:

(6.7)

Момент сопротивления движению автомобиля:

(6.8)

где — вес автомобиля, Н;

— коэффициент сопротивления движению, — к.п.д. трансмиссии

Таблица 6.2 Коэффициент полезного действия трансмиссии

Еще о транспорте:

Число путей для пассажирского движения
На участковых станциях для приема и отправления пассажирских поездов используются главные и специальные пассажирские приемо-отправочные пути. Число пассажирских приемо-отправочных путей, включая главные, должно быть не менее числа примыкающих к станции направлений. При этом для обеспечения возможно .

Производственная программа по эксплуатации
По всем маркам подвижного состава и в целом по АТП определяются технико-эксплуатационные показатели и рассчитывается производственная программа по эксплуатации. Результаты расчетов сводятся в таблицу 12 1 Среднесписочное число автомобилей (29) где Аi – число автомобилей i-ой марки αи – коэффиц .

Характеристика организационно-технических условий перевалки груза
Порт Ильичевск расположен в северо-восточной части Черного моря на правом берегу Сухого лимана. Навигация в порту круглогодичная. Обычно лед появляется во второй половине декабря и исчезает в конце февраля. Необходимость в ледокольном сопровождении судов в суровые зимы может составить около 30 дней .

Источник: nevinka-info.ru