Расчет автобуса

4.3. Расчет синхронизаторов

Наибольшее распространение  на современных транспортных средствах  получили инерционные конусные синхронизаторы (рис. 4.2), которые не допускают включения  передачи до полного выравнивания угловых  скоростей соединяемых деталей.

Рис. 4.2. Расчетная схема  инерционного конусного синхронизатора

Цель расчета синхронизатора - определение углов наклона конусов и блокирующих поверхностей, обеспечивающих соблюдение условия невключения передачи до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей, а также момента трения и времени синхронизации.

При расчетах синхронизатора пренебрегают влиянием сопротивления  масла на снижение частоты вращения зубчатых колес, так как оно при  нормальном температурном режиме не оказывает существенного влияния  на процесс синхронизации. Предполагается также, что скорость автомобиля за время  синхронизации не изменяется.

 

Синхронизаторы принято  оценивать по удельной работе буксования.

Удельную работу буксования рассчитывают по формуле

,                                                                                                          (4.3.1)

= = 5,18* Дж/

где l_с – удельная работа буксования, МДж/м²; L_c – работа буксования при выравнивании угловых скоростей вала и установленного на нем зубчатого колеса, Дж; F_с – площадь поверхности трения синхронизатора, м².

Работу буксования определяют по формуле

,                                                                   (4.3.2)

= 14 Дж

где J_пр – суммарный приведенный момент инерции, кг·м²; w_е – расчетная угловая скорость коленчатого вала двигателя при переключении передач, рад/с; i_к – передаточное число выключаемой передачи; i_к+1 – передаточное число включаемой передачи.

Для двухвальной коробки  передач:

,                                               (4.3.3)

 

где SJ_k^вщ – суммарный момент инерции зубчатых колес на ведущем валу, кг·м².

Момент инерции диска (шестерни, вала) относительно оси, проходящей через его центр и перпендикулярной плоскости его вращения, в общем  случае можно определить по формуле

,                                                                                                  (4.3.4)

 

где J – момент инерции, кг×м²; M – масса диска, кг; R – радиус диска, м.

Для нахождения моментов инерции  валов необходимо определить их размеры.

Размеры валов коробок  передач выбираются, исходя из условия  обеспечения достаточной их жесткости.

 Диаметр ведущего вала  коробки передач приближенно  определяют по формуле

,                                                                                     (4.3.5)        

= 22,7 мм.

где d_вщ – диаметр ведущего вала, мм; k – коэффициент.

Коэффициент – k = 4,0 – 4,6 [5]. Принимаем k = 4,0

Из рекомендуемого отношения  диаметра ведущего вала к его длине [2],  можно найти длину вала:

,

Принимаем = 0,16    = 22,7\ 0,16 =141,8 мм.

Диаметр ведомого и промежуточного валов в средней их части (валы ступенчатые) определяют по формуле

,                                                                            (4.3.6)

 0,45*105 =  47,2 мм.

где d_{вд (пром)} – диаметр ведомого (промежуточного) вала, м.

Длину ведущего вала двухвальной  коробки передач приближенно  рассчитывают по формуле

 

lвд =dвд/0,18 =47,2/0,18 =262,2 мм

 

 

Jпр=0,07+0,106+0,002+(0,006+0,00025+0,00010+0,00004+0,00004)+(0,00014*+0,00003*+0,000010*+0,000005*+0,00013*) =

= 1,86 кг*

Расчетная угловая скорость коленчатого вала двигателя при  переключении передач приведена  в табл. 1.5 [5].

                                                                                                

                                                                                                           Таблица 4.6

Расчетная угловая скорость коленчатого вала двигателя

при переключении передач, рад/с

где w_N, w_M - угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте соответственно, рад/с.

Площадь поверхности трения синхронизатора определяют по формуле

,                                                                                             (4.3.8)

=2*3,14*0,55*0,0008 = 0,0027

где r – средний радиус поверхности трения конуса синхронизатора, м;  b_c – ширина кольца трения по образующей конуса, м.

Средний радиус поверхности  трения рассчитывают по формуле

,                                                                                                 (4.3.9)

 

r = = 0,55 м

 

где М_т – момент трения на поверхности конуса, Н·м; d – половина угла при вершине конуса, град; m – коэффициент трения; S – осевая сила, Н.

Момент трения на поверхности  конуса рассчитывают по формуле

,                                                         (4.3.10)

 = 166,86 Н*м

где t_с – время синхронизации, с.