Тяговый расчет автомобиля ВАЗ–2110

(2.35)

- значение эффективной мощности, развиваемой автомобилем при движении на разных передачах и скоростях, принимают по внешней скоростной характеристике.

, (кВт) - мощность, затраченная на привод вспомогательного оборудования.

, (кВт) - мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления трансмиссии.

, (кВт) - мощность, затраченная на преодоление дорожного сопротивления.

, (кВт) - мощность, затраченная на преодоление сопротивления воздуха.

Данные расчетов сведем в таблицы 2.13 и 2.14.

Таблица 2.13

Наименование	Показатели	Частота вращения коленчатого вала об/мин
	Обознач.	Размерн.	600	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
Мощность двигателя		кВт	7,65	13,32	20,83	28,58	36,34	43,85	50,87	57,17	62,49	66,59	69,23	70,16
Мощность потерь		кВт	0,05	0,09	0,18	0,30	0,47	0,70	1,01	1,41	1,91	2,53	3,27	4,16
	-	кВт	7,6	13,23	20,65	28,28	35,87	43,15	49,86	55,76	60,58	64,06	65,96	66
№ передачи
1		м/с	1,28	2,14	3,21	4,29	5,36	6,43	7,50	8,58	9,65	10,72	11,80	12,87
2		м/с	1,99	3,33	4,99	6,66	8,32	9,99	11,65	13,32	14,98	16,65	18,31	19,98
3		м/с	3,10	5,17	7,75	10,34	12,92	15,51	18,09	20,67	23,26	25,84	28,48	31,01
4		м/с	4,78	7,96	11,94	15,92	19,90	23,88	27,86	31,84	35,82	39,80	43,78	47,76
5		м/с	5,96	9,94	14,92	19,89	24,87	29,84	34,82	39,79	44,77	49,74	54,72	59,69

Таблица 2.14 Мощность сопротивления движению (кВт)

№ п/п	Мощность сопротивл.	Обозн.	Размерн.	Скорость движения автомобиля, м/с Последняя передача
				4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44	48	52	56	60
1	Трансмиссии		кВт	0,03	0,09	0,18	0,30	0,43	0,67	0,93	1,21	1,65	2,12	2,67	3,32	4,06	4,90	5,86
2	Дороги		кВт	0,71	1,47	2,32	3,30	4,47	5,86	7,52	9,50	11,84	14,59	17,79	21,49	25,73	30,56	36,02
3	Воздуха		кВт	0,02	0,19	0,67	1,58	3,10	5,36	8,51	12,71	18,10	24,83	33,05	42,90	54,55	68,13	83,80
4	Суммарные	++	кВт	0,76	1,75	3,17	5,18	8	11,89	16,96	23,42	31,59	41,54	53,51	67,71	84,34	103,5	125,6

2.6 Динамический паспорт автомобиля

Динамический паспорт автомобиля - совокупность динамической характеристики, номограммы загрузки и контроля буксирования.

Динамический фактор

(2.3)

Расчет динамического фактора приводят применительно к полной номинальной загрузки автомобиля. Результаты расчетов при движении автомобиля на различных передачах сведем в таблицу 2.15.

1 передача

2 передача

3 передача

4 передача

5 передача

2.7 Характеристика ускорения и разгона автомобиля

1. Характеристика ускорений

Характеристика ускорений - совокупность зависимостей ускорения от скорости движения автомобиля на различных передачах.

При выполнении курсового проекта указанную зависимость строят применительно к полной подаче топлива, т.е. при работе двигателя в режиме внешней скоростной характеристики

Таблица 2.15 Динамический фактор автомобиля

№ пер	Показатели	Частота вращения коленчатого вала об/мин
	Обозн.	Разм.	600	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
1		м/с	1,28	2,14	3,21	4,29	5,36	6,43	7,50	8,58	9,65	10,72	11,80	12,87
		Н	5932	6197	6461	6648	6763	6800	6762	6649	6461	6193	5856	5440
		Н	6,84	7,75	9,25	11,33	12,55	17,24	21,07	25,48	30,48	36,06	42,22	48,96
		Н	41,76	46,52	56,39	70,49	88,28	110,31	135,51	165,47	198,78	236,67	277,90	323,72
		Н	0,63	1,77	3,99	7,14	11,14	16,04	21,82	28,56	36,13	44,58	54,02	64,26
	++	Н	49,23	56,04	69,63	88,96	111,97	143,59	178,4	219,51	265,39	317,31	374,414	436,94
	Д	Н	0,39	0,41	0,43	0,44	0,45	0,45	0,44	0,43	0,42	0,39	0,37	0,33
2		м/с	1,99	3,33	4,99	6,66	8,32	9,99	11,65	13,32	14,98	16,65	18,31	19,98
		Н	3821	3992	4162	4283	4356	3481	4356	4283	4162	3989	3772	3504
		Н	6,87	7,79	9,32	11,42	12,67	17,39	21,24	25,68	30,70	36,30	42,48	49,25
		Н	26,90	29,97	36,32	45,41	56,87	71,06	87,30	106,59	128,05	152,46	179,02	208,54
		Н	1,53	4,30	9,66	17,20	26,85	38,72	52,66	68,83	87,06	107,56	130,07	154,88
	++	Н	35,3	42,06	55,3	74,03	96,39	127,17	161,2	201,1	245,81	296,32	351,57	412,67
	Д	Н	0,25	0,26	0,27	0,28	0,28	0,28	0,28	0,27	0,26	0,25	0,23	0,21
3		м/с	3,10	5,17	7,75	10,34	12,92	15,51	18,09	20,67	23,26	25,84	28,48	31,01
		Н	2462	2572	2682	2759	2807	2822	2807	2760	2682	2570	2431	2258
		Н	6,91	7,87	9,43	11,57	12,86	17,61	21,50	25,98	31,03	36,67	42,90	49,70
		Н	17,33	19,31	23,40	29,26	36,64	45,79	56,25	68,68	82,51	98,24	115,35	134,37
		Н	3,72	10,37	23,30	41,48	64,76	93,33	126,97	165,77	209,91	259,06	314,71	373,10
	++	Н	27,96	37,55	56,13	82,31	114,26	156,73	204,72	260,43	323,45	393,97	472,96	557,17
	Д	Н	0,16	0,17	0,17	0,18	0,18	0,18	0,17	0,16	0,16	0,14	0,13	0,11
4		м/с	4,78	7,96	11,94	15,92	19,90	23,88	27,86	31,84	35,82	39,80	43,78	47,76
		Н	1670	1670	1741	1792	1822	1833	1822	1792	1741	1669	1578	1466
		Н	6,98	7,98	9,60	11,80	13,14	17,95	21,90	26,43	31,54	37,24	43,52	50,38
		Н	11,25	12,54	15,2	19	23,79	29,73	36,52	44,60	53,58	63,79	74,90	87,25
		Н	8,86	24,58	55,31	98,33	153,65	221,25	301,15	393,34	497,83	614,60	743,67	885,03
	++	Н	27,09	45,1	80,11	129,13	190,58	268,93	359,57	464,37	582,95	715,63	862,09	1022,66
	Д	Н	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,10	0,09	0,09	0,07	0,06	0,04	0,03
5		м/с	5,96	9,94	14,92	19,89	24,88	29,84	34,82	39,79	44,77	49,74	54,72	59,69
		Н	1279	1336	1393	1433	1458	1466	1458	1433	1393	1335	1262	1173
		Н	7,03	8,06	9,72	11,96	13,35	18,19	22,18	26,75	31,91	37,64	43,96	50,87
		Н	9	10,03	12,6	15,2	19,03	23,78	29,22	35,68	42,86	51,03	59,92	69,80
		Н	13,78	38,33	86,37	153,49	239,98	345,48	470,42	614,29	777,68	959,93	1161,78	1382,40
	++	Н	29,81	56,42	108,69	180,65	272,36	387,45	521,82	676,72	852,45	1048,6	1265,66	1503,07
	Д	Н	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,07	0,06	0,05	0,03	0,01	-0,00024	-0,022

(2.42)

где - коэффициент учета вращающихся масс на -передаче;

- ускорение свободного падения;

(2.43)

где - моменты инерции маховика и связанных с ним деталей и колес автомобилей;

- массы автомобиля при номинальной нагрузке и фактической.

Для одиночных автомобилей можно принять:

;

Расчет значений максимального ускорения производят применительно к движению автомобиля с номинальной загрузкой по горизонтальной дороге , с ровным асфальтобетонным покрытием .

Таблица 2.16. Ускорение автомобиля

№		Показатели	Частота вращения коленчатого вала об/мин
		Обозн.	Разм.	600	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
1	1,59		м/с	1,28	2,14	3,21	4,29	5,36	6,43	7,50	8,58	9,65	10,72	11,80	12,87
			м/с2	2,32	2,45	2,57	2,63	2,70	2,70	2,63	2,57	2,51	2,32	2,20	1,95
		Д	-	0,39	0,41	0,43	0,44	0,45	0,45	0,44	0,43	0,42	0,39	0,37	0,33
2	1,26		м/с	1,99	3,33	4,99	6,66	8,32	9,99	11,65	13,32	14,98	16,65	18,31	19,98
			м/с2	1,85	1,93	2	2,08	2,08	2,08	2,07	1,99	1,91	1,83	1,67	1,51
		Д	-	0,25	0,26	0,27	0,28	0,28	0,28	0,28	0,27	0,26	0,25	0,23	0,21
3	1,13		м/с	3,10	5,17	7,75	10,34	12,92	15,51	18,09	20,67	23,26	25,84	28,48	31,01
			м/с2	1,28	1,36	1,36	1,45	1,44	1,44	1,34	1,25	1,24	1,06	0,96	0,78
		Д	-	0,16	0,17	0,17	0,18	0,18	0,18	0,17	0,16	0,16	0,14	0,13	0,11
4	1,08		м/с	4,78	7.96	11,94	15,92	19,90	23,88	27,86	31,84	35,82	39,80	43,78	47,76
			м/с2	0,88	0,88	0,87	0,87	0,86	0,75	0,65	0,63	0,43	0,32	0,11	-0,002
		Д	-	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,10	0,09	0,09	0,07	0,06	0,04	0,03
5	1,06		м/с	5,96	9,94	14,92	19,89	24,87	29,84	34,82	39,79	44,77	49,74	54,72	59,69
			м/с2	0,62	0,62	0,61	0,60	0,58	0,47	0,35	0,23	0,01	-0,20	-0,33	-0,57
		Д	-	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,07	0,06	0,05	0,03	0,01	0,0002	-0,02

2.8 Характеристика разгона

Характеристика разгона - совокупность зависимостей, характеризующих процесс разгона и служащих для оценки приемистости автомобиля.

К основным характеристикам относятся характеристики, описывающие интенсивность увеличения скорости по времени и пути при движении автомобиля на разных передачах.

При построении указанных зависимостей шкала скорости разбивается на ряд одинаковых отрезков, соответствующих некоторому интервалу скорости.

, (2.44)

где - скорости движения автомобиля в начале и отрезка движения, м/с.

Внутри каждого интервала скорости ускорение движения автомобилей считается постоянной величиной, равной:

; (2.45)

где - ускорение соответственно в начале и в конце к-го интервала скорости.

Время разгона от скорости до :

(2.46)

Общее время разгона:

(2.47)

Полученная характеристика разгона автомобиля на разных передачах используется для построения графика разгона с переключением передач.

Разгон автомобиля начинается с минимально-устойчивой скорости движения на первой передаче. Для обеспечения интенсивности разгона необходимо переключать передачи при достижении максимальной скорости на данной передаче, если кривые ускорений автомобиля пересекаются, то переключение необходимо производить при скорости автомобиля при пересечении ускорений. В практическом же вождении автомобиля переключение передач производится при . В период переключения передач происходит разрыв потока мощности от двигателя к колесам, вследствие чего скорость автомобиля падает.

Падение скорости за счет переключения передач.

(2.48)

где - значения сил при скорости автомобиля при переключении передач взять из тягового баланса;

- коэффициент сопротивления дороги;

g=9,81м/с²;

- коэффициент учета вращения масс колес.

- бензиновые двигатели

- начальная скорость автомобиля после переключения передачи.

Интенсивность разгона автомобиля по пути характеризуется аналогичными характеристиками.

Путь проходимый автомобилем за время , равно:

(м) (2.49)

Полный путь разгона автомобиля от скорости до , равен

(2.50)

Путь, проходимый автомобилем при переключении передач

(2.51)

где - скорость автомобиля при переключении передач.

Данные расчетов сведем в таблицу 2.17

Таблица 2.17 Расчет времени и пути разгона автомобиля

№ п/п	Передача автомобиля 1
	, об/мин	, м/с	, м/с		, м/с2	, м/с2	, м/с
1	600		1,28		2,09	2,32	2,20	0,551	0,352
2	1000		2,14		2,32	2,45	2,38	0,351	0,600
3	1500		3,21		2,45	2,57	2,51	0,416	1,112
4	2000		4,29		2,57	2,63	2,6	0,410	1,537
5	2500		5,36		2,63	2,70	2,66	0,396	1,910
6	3000		6,43		2,70	2,70	2,7	0,396	2,334
7	3500		7,50		2,70	2,63	2,66	0,406	2,827
8	4000		8,58		2,63	2,57	2,6	0,420	3,376
9	4500		9,65		2,57	2,51	2,54	0,426	3,883
10	5000		10,72		2,51	2,32	2,41	0,461	4,695
11	5500		11,80		2,32	2,20	2,26	0,490	5,517
12	6000	12,76	12,87	12,81	1,84	1,95	1,89	0,548	6,759
	Передача автомобиля 2
1	600		1,99		1,71	1,85	1,78	1,075	1,069
2	1000		3,33		1,85	1,93	1,89	0,694	1,846
3	1500		4,99		1,93	2	1,96	0,83	3,452
4	2000		6,66		2	2,08	2,04	0,802	4,671
5	2500		8,32		2,08	2,08	2,08	0,798	5,977
6	3000		9,99		2,08	2,08	2,08	0,802	7,342
7	3500		11,65		2,08	2,07	2,08	0,801	8,666
8	4000		13,32		2,07	1,99	2,03	0,839	10,474
9	4500		14,98		1,99	1,91	1,95	0,869	12,296
10	5000		16,65		1,91	1,83	1,87	0,912	14,423
11	5500		18,31		1,83	1,67	1,75	0,994	17,375
12	6000	19,83	19,98	19,90	1,37	1,51	1,44	1,105	21,155
	Передача автомобиля 3
1	600		3,10		1,18	1,28	1,23	2,421	3,752
2	1000		5,17		1,28	1,36	1,32	1,522	6,293
3	1500		7,75		1,36	1,36	1,36	1,897	12,254
4	2000		10,34		1,36	1,45	1,4	1,786	16,154
5	2500		12,92		1,45	1,44	1,44	1,791	20,829
6	3000		15,51		1,44	1,44	1,44	1,798	25,558
7	3500		18,09		1,44	1,34	1,39	1,925	32,34
8	4000		20,67		1,34	1,25	1,29	2,064	40
9	4500		23,26		1,25	1,24	1,24	2,088	45,862
10	5000		25,84		1,24	1,06	1,15	2,433	59,730
11	5500		28,48		1,06	0,96	1,01	2,75	74,69
12	6000	30,77	31,01	30,89	0,54	0,78	0,66	3,243	96,463
	Передача автомобиля 4
1	600		4,78		0,71	0,88	0,79	5,431	12,980
2	1000		7,96		0,88	0,88	0,88	3,613	23,014
3	1500		11,94		0,88	0,87	0,87	4,574	45,511
4	2000		15,92		0,87	0,87	0,87	4,574	63,715
5	2500		19,90		0,87	0,86	0,86	4,627	82,869
6	3000		23,88		0,86	0,75	0,8	5,306	116,14
7	3500		27,86		0,75	0,65	0,7	6,123	158,40
8	4000		31,84		0,65	0,63	0,64	6,317	188,56
9	4500		35,82		0,63	0,43	0,53	9,255	313,09
10	5000		39,80		0,43	0,32	0,37	12,437	470,24
11	5500		43,78		0,32	0,11	0,21	36,181	1512,004
12	6000	47,30	47,76	47,53	-0,46	-0,002	-0,45	-1990	-91082,3
	Передача автомобиля 5
1	600		5,96		0,62	0,62	0,62	9,612	28,643
2	1000		9,94		0,62	0,62	0,62	6,419	51,031
3	1500		14,92		0,62	0,61	0,61	8,163	101,46
4	2000		19,89		0,61	0,60	0,60	8,283	144,16
5	2500		24,87		0,60	0,58	0,59	8,586	192,15
6	3000		29,84		0,58	0,47	0,52	10,574	289,25
7	3500		34,82		0,47	0,35	0,41	14,228	459,99
8	4000		39,79		0,35	0,23	0,29	21,608	806,08
9	4500		44,77		0,23	0,01	0,12	498	21055,4
10	5000		49,74		0,01	-0,20	-0,09	-24,85	-1174,28
11	5500		54,72		-0,20	-0,33	-0,13	-15,09	-788,15
12	6000		59,69		-0,33	-0,57	-0,24	-8,718	-498,77

2.9 Топливная характеристика установившегося движения

Топливная характеристика установившегося движения - совокупность зависимостей путевого расхода топлива (л/100км) от скорости установившегося движения автомобиля на различных передачах.

(2.52)

где - плотность топлива, кг/л;

- соответственно силы внутренних потерь в двигателе, вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха (Н);

- индикаторный КПД двигателя;

- теплотворная способность топлива МДж/кг.

Сила внутренних потерь в двигателе:

, (Н) (2.53)

где - момент внутренних потерь в двигателе при низкой частоте вращения двигателя.

- коэффициент увеличения механических потерь в двигателе

, (2.54)

. (2.55)

где S - ход поршня в м.

- коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь в двигателе при повышении п;

- среднее давление механических потерь двигателя при вращении с малой частотой коленчатого вала.

Момент сопротивления внутренних потерь двигателя:

где (2.56)

(2.57)

Таблица 2.18 Некоторые характеристики двигателя автомобиля

№ п/п	Показатели	Ед. изм.	Тип двигателя
			Дизельный	Карбюраторный
1	Индикатор КПД,	-	0,4ч0,5	0,3ч0,4
2	Параметры потерь двигателя
		МПа	0,105	0,045
		МПа с/м	0,013	0,014
3	Теплотворная способность топлива,	МДж/кг	42,5	44
4	Плотность топлива,	кг/л	0,83	0,74

(Н)

( л/100 км)

Расчеты сведем в таблицу 2.19

Таблица 2.19

Частота вращения коленчатого вала, об/мин	Передача
	I	II	III	IV	V
		, л/100		, л/100		, л/100		, л/100		, л/100
600	1,28		1,99		3,10		4,78		5,96
1000	2,14		3,33		5,17	4,05	7,96	3,86	9,94
1500	3,21		4,99	5,21	7,75	4,74	11,94	4,71	14,92
2000	4,29	6,89	6,66		10,34		15,92	5,74	18,89	6,33
2500	5,36		8,32	6,45	12,92	6,07	19,90	6,94	24,87	7,73
3000	6,43		9,99		15,51	6,05	23,88	8,36	29,84
3500	7,50	8,96	11,65	7,96	18,09		27,86	9,94	34,82
4000	8,58		13,32		20,67	8,92	31,84	11,68	39,79	14,58
4500	9,65		14,98		23,26		35,82	13,64	44,77	16,85
5000	10,72		16,65	10,37	25,84	10,95	39,80	15,77	49,74
5500	11,80		18,31		28,43	12,67	43,78	18,08	54,72	24,27
6000	12,87	13,21	19,98	12,47	31,01	14,50	47,76	20,57	59,69

3. Расчет муфты сцепления автомобиля

3.1 Выбор конструктивной схемы и типа сцепления

Тип и конструктивная схема проектируемого сцепления выбираются исходя из типа автомобиля, максимальной величины передаваемого крутящего момента и тенденций развития и совершенствования конструкции сцепления.

Наиболее распространенными схемами сцеплений в современных автомобилях являются:

а) однодисковое с расположением пружин по окружности нажимного диска:

б) однодисковое с центральной пружиной;

в) однодисковое с диафрагменной (тарельчатой) пружиной;

г) двухдисковое с расположением пружин по окружности нажимного диска;

д) однодисковое полуцентробежное.

В данной работе мы рассмотрим однодисковое сцепление с расположением пружин по окружности нажимного диска, применяемое в автомобиле ВАЗ 2110.

Применяемое в автомобиле ВАЗ 2110 сцепление помимо общих требований (малый вес, прочность, долговечность, простота конструкции и др.) удовлетворяет следующим специфическим требованиям:

1. Надежно без пробуксовки обеспечивает передачу крутящего момента, для чего передаваемый момент выше максимального крутящего момента двигателя на некоторую величину, определяемую коэффициентом запаса сцепления . Кроме того, для обеспечения надежности передачи момента применяются фрикционные материалы со стабильным коэффициентом трения

2. Полностью отключает двигатель от трансмиссии. Это требование обеспечивается достаточным ходом нажимного диска для получения необходимого зазора между трущимися поверхностями в выключенном состоянии.

3. Плавно передаёт момент от двигателя к трансмиссии при включении сцепления. Это достигается применением конструкций, исключающих самозахватывание и обеспечивающих точное управление фрикционным узлом. Также желательно наличие специальных устройств, снижающих динамические нагрузки.

4. Предохраняет трансмиссию от инерционных нагрузок, максимально снижает ударную нагрузку на зубья шестерен коробки передач. Для этого, ведомые детали сцепления должны обладать минимальным моментом инерции.

5. Обеспечивает сравнительно низкий тепловой режим сцепления. Для выполнения этого требования необходимо применение материалов с хорошей теплопроводностью и теплоемкостью, организация обдува нагреваемых деталей воздухом и интенсивного теплоотвода.

6. Обеспечивает удобство управления сцеплением, в связи с чем усилие на педали и ход ее при выключении сцепления не должен выходить за допустимые пределы. Это достигается установкой минимально допустимых зазоров между трущимися поверхностями и применением сервирующих устройств и усилителей.

3.2 Общее устройство и принцип действия фрикционного сцепления

Фрикционное сцепление (рис. 3.1) состоит из нескольких групп деталей:

ведущие детали: упорный диск, в качестве которого обычно используют маховик 6 двигателя, нажимной диск 4 и кожух 13 сцепления;

ведомые детали: ведомый диск 7 с фрикционными накладками и устройством для гашения крутильных колебаний, ведомый вал 10 сцепления, в качестве которого обычно используется первичный вал коробки передач;

нажимные пружины 14 и детали механизма выключения сцепления: рычаги 5, муфта 9 с упорным подшипником и вилка 11 выключения сцепления.

Привод сцепления связывает педаль 25 сцепления с вилкой 11 выключения сцепления. При отпущенной педали 25 сцепление включено -- нажимной диск 4 под действием пружин 14 прижимает ведомый диск 3 к маховику, вследствие чего крутящий момент двигателя передается к ведомому диску и далее к первичному валу коробки передач.

При нажатии на педаль 25 под действием усилия, приложенного к педали, муфта 9 перемещается вперед, нажимает на внутренние концы рычагов 5 и, преодолевая усилие пружин 14, отводит нажимной диск 4, освобождая ведомый диск 3, -- сцепление выключено.

Таким образом, в обычном состоянии сцепление постоянно включено, а передаваемый им крутящий момент ограничивается моментом трения в сцеплении:

M_c = TzR_cp=_MQzR_cp (3.1)

M_c = 0, 33494 2 81,25=170332,5

где Т -- окружная сила трения, действующая между одной парой трущихся поверхностей;

z-- число пар поверхностей трения;

R_cp--плечо силы T -- коэффициент трения;

Q -- суммарная сила, создаваемая нажимными пружинами. С достаточной точностью можно считать, что , где -- соответственно наружный и внутренний радиусы кольцевой фрикционной накладки ведомого диска;. (см. рис. 3.1)

0,5(95 + 67,5)= 81,25мм

Фрикционные сцепления классифицируют в основном по следующим признакам: по числу ведомых дисков, по характеру трения (с сухим трением или работающие в масле), расположению и виду нажимных пружин. На современных автомобилях преимущественно устанавливают одно- или двухдисковые сцепления сухого трения с периферийным расположением цилиндрических пружин или с центрально расположенной диафрагменной пружиной.

Однодисковые сцепления просты по конструкции, отличаются достаточной чистотой выключения, малым моментом инерции ведомых деталей и хорошо отводят тепло. Однако при передаче значительного крутящего момента приходится увеличивать диаметры поверхностей трения или число нажимных пружин, что затрудняет управление сцеплением, вызывая необходимость приложения к педали большого усилия для выключения сцепления. Поэтому однодисковые сцепления применяют в тех случаях, когда передаваемый момент не превышает 700 -- 800 Н•м. При больших значениях момента используют двухдисковые сцепления.

Рис. 3.1 Сцепление автомобиля ВАЗ 2110 1 - поводок троса; 2 - вилка выключения сцепления; 3 - кожух сцепления; 4 - болт крепления сцепления к маховику; 5 - нажимной диск; 6 - маховик; 7 - ведомый диск; 8 - первичный вал коробки передач; 9 - нижняя крышка картера сцепления; 10 - картер сцепления; 11 - нажимная пружина; 12 - подшипник выключения сцепления; 13 - фланец муфты подшипника; 14 - втулка муфты подшипника; 15 - направляющая втулка.

Двухдисковые сцепления отличаются от однодисковых наличием двух ведомых дисков и расположенного между ними ведущего диска. В результате возрастает число пар поверхностей трения (z=4), что, как видно из формулы (3.1), позволяет увеличить момент трения или уменьшить диаметральные размеры сцепления либо нажимное усилие.

Рис. 3.2 Диафрагменная пружина сцепления схемы сцепления в различных состояниях: I - сцепление включено; II - сцепление выключено; 1- пружина; 2 - опорное кольцо; 3 - заклепка; 4 - кожух сцепления; 5-фиксатор

3.3 Особенности сцепления с диафрагменной пружиной

Особенности сцепления с диафрагменной пружиной обусловлены конструкцией пружины 1, которую штампуют из листовой пружинной стали. Она имеет форму усеченного конуса (рис. 3.2). Пружина установлена между двумя опорными проволочными кольцами 2 и вместе с ними прикреплен;) к кожуху 4 сцепления ступенчатыми заклепками 3 (рис. 3.2, 1). При сборке сцепления и закреплении кожуха на маховике диафрагменная пружина, перегибаясь вокруг опорного кольца, расположенного со стороны кожуха сцепления, распрямляется и наружным краем оказывает на нажимной диск необходимое давление.

Сцепление выключают (рис. 3.2, II) перемещением центральной части пружины в сторону маховика. При этом пружина перегибается вокруг опорного кольца, расположенного со стороны нажимного диска, и наружный край пружины, удаляясь от маховика, увлекает за собой нажимной диск, освобождая ведомый.

3.4 Конструкция и расчет элементов фрикционных сцеплений. Ведомый диск

Ведомые диски различных сцеплений в основном устроены одинаково. Наиболее совершенную конструкцию имеет диск сцепления автомобиля ВАЗ 2110 (рис. 3.3). К стальному диску 9 приклепаны пластинчатые пружины 3, а к ним заклепками 2 -- фрикционные накладки (кольца) 1. Этот комплект деталей установлен на ступице 11 с осевым натягом, создаваемым пружиной 6, и связан со ступицей пружинами 10 гасителя крутильных колебаний.

Пластинчатые пружины, заключенные между двумя фрикционными накладками, имеют волнистую форму, чем повышается плавность включения сцепления.

Фрикционные накладки 1 служат для увеличения трения. Их прессуют из смеси коротких асбестовых волокон, металлического или минерального наполнителя и связующего вещества, в качестве которого обычно применяют синтетические смолы. Каждое кольцо соединено с пластинчатыми пружинами заклепками.

Ступица является базовой деталью, объединяющей все элементы ведомого диска в одно изделие. Она предназначена для соединения ведомого диска с первичным валом коробки передач. Ее изготовляют из среднеуглеродистой стали; заготовку получают объемной штамповкой. С первичным валом коробки передач ступица соединена эвольвентными шлицами.

Применение гасителя крутильных колебаний вызвано тем, что трансмиссия автомобиля является системой, в которой из-за неравномерности вращения коленчатого вала двигателя возникают крутильные колебания. Эти колебания создают дополнительные динамические нагрузки на трансмиссию, достигающие особо опасных значений при резонансе.

Гаситель крутильных колебаний устроен и работает следующим образом. В прямоугольных отверстиях, сделанных в дисках 9 и 12 и во фланце ступицы 11, установлены тангенциально расположенные пружины 10. Они называются демпферными пружинами и являются упругим элементом гасителя. Диск 9, зажатый между фланцем ступицы и неподвижной относительно ступицы шайбой 5, образует с этими элементами фрикционную часть гасителя, в которой необходимое постоянное нажимное усилие создается пружиной 6.

Рис. 3.3 Ведомый диск сцепления автомобиля ВАЗ 2110: 1-- фрикционная накладка; 2 -- заклепка; 3 -- пластинчатая пружина; 4 -- палец; 5 -- шайба гасителя крутильных колебаний; 6 -- пружина гасителя; 7 -- упор пружины; 8 -- теплоизолирующая шайба; 9 и 12--диски; 10-- пружина гасителя; 11 -- ступица; 13 -- балансировочный грузик

При таком устройстве гасителя крутильных колебаний крутящий момент двигателя передается от ведомого диска к его ступице через демпферные пружины. Вследствие этого, во-первых, изменяется жесткость системы при кручении; во-вторых, в случае возникновения крутильных колебаний диск 9 смещается относительно диска 12 фланца ступицы, причем во фрикционной части гасителя происходит превращение энергии крутильных колебаний в теплоту, рассеиваемую в окружающее пространство.

3.5 Расчет ведомого диска

Расчет ведомого диска -- это то, с чего начинается проектирование сцепления. Задача расчета -- определить радиусы фрикционных колец, влияющие на размеры других элементов сцепления; необходимое нажимное усилие, от которого зависят число и характеристика нажимных пружин, сила, прикладываемая к педали сцепления, и передаточное число привода управления.

Чтобы сцепление во включенном состоянии не пробуксовывало, максимальный момент трения в нем М_с должен в раз превышать максимальный крутящий момент двигателя.

, (Н) (3.2)

М_е= 1,25139,59 = 174,48 ( Н)

где -коэффициент запаса сцепления;

= для легковых автомобилей;

для грузовых автомобилей.

Задавшись размерами (рис. 10.3) R_H и R_b соответственно наружного и внутреннего радиусов кольцевой фрикционной накладки ведомого диска, используя данные табл. 1 определяют суммарную силу, создаваемую нажимными пружинами (H)

Интенсивность износа фрикционных накладок зависит от величины нагрузки на поверхности накладок. Чем она ниже, тем выше износостойкость фрикционных накладок. Поэтому нажимное усилие пружин ограничивается допустимым давлением [q], т.е.

, (МПа) (3.3)

3494(3,14 (95²- 67,5²)) = 3494 14031,87 = 0,25 (Мпа)

где МПа - допустимое давление нажимного диска на ведомый диск.

Другим параметром, определяющим износостойкость фрикционных накладок и тепловыделение в сцеплении, является удельная работа трения (буксования). Поэтому после нахождения размеров фрикционных накладок определяют работу (трения) буксования при трогании автомобиля с места на первой передаче.

(3.4)

(Дж)

где I_a - момент инерции массы автомобиля, приведенный к ведомому диску сцепления;

- угловая скорость маховика, соответствующая максимальному крутящему моменту двигателя;

- момент сопротивления дороги, приведенный к ведомому диску сцепления.

Момент инерции массы автомобиля, приведенный к диску сцепления.

 ,(кг/) (3.5)

I _a ⁼ 5, 54(кг/м²)

^{= 62,8}

Момент сопротивления дороги, приведенный ведомому диску сцепления

(Н/м) (3.6)

( Н/м)

где =0,1 - коэффициент дорожного сопротивления при трогании автомобиля

Удельная работа буксования

(3.7)

L_уд ( Дж/м²)

где Дж/м² - допустимое значение удельной работы буксования сцепления

3.6 Кожух сцепления

Его изготовляют холодной штамповкой из листовой стали 08 или стали 10 толщиной 2,5--4 мм. Его формы и размеры зависят от конструкции сцепления; их выявляют при эскизной компоновке всего узла. Кожух прикреплен к маховику шестью-восьмью винтами, его центрируют ими или специальными установочными штифтами.

3.7 Нажимной диск

Он, как и маховик, изготовлен обычно из серого чугуна. Диаметральные размеры диска обусловлены размерами поверхности трения ведомого диска.

Поверхность нажимного диска, обращенную к ведомому, диску, обрабатывают до получения поверхности высокого качества. На противоположной стороне диска в сцеплениях с периферийно расположенными пружинами; имеются бобышки для центрирования пружин и выступы -- проушины А (см. рис. 3.4. для крепления рычагов выключения сцепления; в сцеплениях с диафрагменной пружиной -- упорный кольцевой выступ для пружины и несколько равномерно расположенных отверстий для приклепывания к диску фиксаторов 5 (см. рис. 3.4) пружины.

Для передачи части крутящего момента от маховика к нажимному диску его соединяют с маховиком при помощи выступов -- проушин 1, плотно входящих в прямоугольные отверстия кожуха (рис. 3.4); тангенциально расположенных упругих пластин, один конец которых приклепывают к кожуху сцепления, а другой прикрепляют винтом к нажимному диску (автомобиль ВАЗ 2110)

Нажимной диск является также «тепловой губкой», воспринимающей, а затем рассеивающей тепло, выделяющееся при буксовании сцепления.



Рис. 3.4 Расчетные размеры нажимного диска и рычага выключения: 1 -- проушина; 2 -- ось; 3 -- опорная пилка; 4 -- регулировочная гайка; 5 -- колпачковая масленка; 6 -- передняя крышка коробки передач; 7 -- вилка выключения; 8 -- муфта выключения сцепления; 9 -- упорный шарикоподшипник

Поэтому его делают массивным, в результате чего достигаются одновременно необходимые жесткость и прочность диска. Массу диска определяют при расчете сцепления на нагревание при трогании автомобиля с места. Условие, обеспечивающее нормальный тепловой режим сцепления:

,

Где -- коэффициент, учитывающий, какая часть работы буксования Ь_б воспринимается рассчитываемой деталью (для нажимного диска однодискового сцепления =0,5; в двухдисковом сцеплении для среднего диска y_L =0,5, для нажимного =0,25);

.-- увеличение температуры диска при одном трогании автомобиля с места, которое не должно быть больше 15 К;

с -- удельная теплоемкость; для чугуна с = 482 Дж/(кг*К).

3.8 Рычаги выключения сцепления

Они соединены с нажимным диском и кожухом шарнирно при помощи осей 2 (см. рис. 3.4) с игольчатыми подшипниками. Опорные вилки 3 рычагов подвешены к кожуху посредством сферических регулировочных гаек 4, обеспечивающих самоустановку рычагов и возможность регулировки их положения. Регулировкой рычагов добиваются, чтобы вершины выступов их внутренних концов лежали в одной плоскости, параллельной рабочей поверхности нажимного диска.

Рычаги выключения, их оси и опорные вилки обычно изготовляют из мало или среднеуглеродистых сталей и подвергают цианированию для придания рабочим поверхностям высокой твердости (HRC 56 -- 62). Заготовки рычага и опорной вилки получают объемной штамповкой.

Вилка выключения сцепления выполняет функцию его выключения, отсюда название - вилка выключения. Это своего рода рычаг, при воздействии на который отводится нажимной диск и сцепление выключается. На рычаге вилки выключения сцепления установлена оттяжная пружина и служит для полного возврата вилки и штока в начальное положение. Вилка выключения сцепления устанавливается в картере сцепления. Шток перемещает рычаг вала вилки выключения сцепления, который поворачиваясь нажимает на выжимной подшипник. Выжимной подшипник, в свою очередь надавливает на нажимную пружину нажимного диска сцепления и выключает сцепление.

3.9 Муфта и вилка выключения сцепления

Муфта 8 (см. рис. 3.4) выключения сцепления изготовлена, из серого чугуна и свободно посажена на удлиненную часть передней крышки б коробки передач. На боковой поверхности муфты имеются два прилива для упора вилки 7 выключения, а спереди на проточке установлен упорный шарикоподшипник 9, служащий для уменьшения трения между рычагами и муфтой.

Подшипник и место сопряжения муфты с передней крышкой коробки передач смазывают консистентной смазкой, которую подводят к муфте по гибкому шлангу из колпачковой масленки 5, установленной на картере сцепления. В некоторых конструкциях сцеплений применяют подшипники закрытого типа, в которые, смазку закладывают только при сборке на заводе.

Вилку выключения сцепления для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности изготовляют холодной штамповкой из листовой стали и прикрепляют к картеру маховика при помощи шаровой опоры (см. рис. 3.1).

3.10 Цилиндрические нажимные пружины

Они расположены между кожухом сцепления и нажимным диском, равномерно распределенными по периферии диска группами. Для правильной установки пружины на кожухе предусматривают цилиндрические отбортовки, а на нажимном диске -- бобышки, входящие внутрь пружины. Под пружины со стороны нажимного диска подкладывают теплоизолирующие шайбы.

Число пружин zn выбирают таким, чтобы нажимное усилие, приходящееся на одну пружину P=Q/zn для автомобилей средней и малой грузоподъемности составляло 600--700 Н и большой грузоподъемности -- до 1000 Н. Расчет пружины выполняют для определения ее размеров, обеспечивающих необходимую характеристику пружины (рис. 3.5). Нажимное усилие Р, создаваемое одной пружиной, является следствием ее деформации на величину при установке на место. При выключении сцепления деформация пружины увеличивается на величину хода s нажимного диска, в результате чего сила упругости возрастает до значения, которое и является расчетной нагрузкой на пружину.

Обычно принимают Р_max -- 1,2Р (в МН) и из условия прочности проволоки находят диаметр пружины.

P_max= 6700= 4200 Н 10^-61,2= 0,00504

,(мм) (3.8 )

(мм)

Средний диаметр витка пружины

,(мм) (3.9)

D = 64,6 = 27,6 (мм)

где с -- индекс пружины;

допускаемое напряжение при кручении проволоки;

МПа.

P = 700 (H)

P_max = 1,2 700 = 840 ( H)

P _max - P = 1,2 700 - 700 = 140(Н)

Число рабочих витков пружины и ее деформации связаны зависимостями

, (мм) (3.10)

= 8627, 6 840 ( 4,6⁴ 80000) = 0, 03107 = 31,07(мм)

, (мм) (3.11)

= 8627,6³ 700 ( 4,6⁴80000) = 19,72 (мм)

S = 31,07- 19,72 = 11,35 (мм)

Рис. 3.5 Нажимная пружина и ее характеристика

D³ G S 8 (P_max - P) (3.12)

i_{p =} 4,6⁴ 27,6 ³ 8000011,358140 =338

где G -- модуль упругости второго рода; для стальной проволоки (сталь 65 или 65Г) МПа.

Длина пружины в свободном состоянии

(3.13)

I_o= 31,074,6+ ( 8-1) 0,0005 = 143

где -- полное число витков;;

-- зазор между витками при выключенном сцеплении; принимают

=(

= 0,5 10^-3 =0,5 0,001 = 0,0005

3.11 Привод сцепления ВАЗ 2110

Механический привод

Привод выключения сцепления состоит из муфты с подшипником выключения и возвратной пружиной, вилки, троса и педали. В нем предусмотрена возможность при эксплуатации регулировки зазора между вилкой выключения сцепления и муфтой выключения, гарантирующего полноту включения сцепления. Величину этого зазора контролируют косвенно, измеряя свободный ход педали. Если нужно, его восстанавливают изменением рабочей длины троса 2 при помощи регулировочной гайки 6.Когда педаль отпускают, отжимные пружины возвращают все детали привода в исходное положение.

Рис. 3.6. Привод выключения сцепления: 1 - оболочка троса; 2 - нижний наконечник оболочки троса; 3 - кронштейн крепления троса; 4 - защитный чехол троса; 5 - нижний наконечник троса; 6 - регулировочная гайка; 7 - контргайка; 8 - поводок троса; 9 - вилка выключения сцепления; 10 - верхний наконечник троса; 11 - упорная пластина; 12 - верхний наконечник оболочки троса; 13 - уплотнитель; 14 - педаль сцепления; 15 - пружина педали сцепления; 16 - кронштейн педали сцепления.

3.12 Расчет привода

Производят для определения его передаточного числа, которое должно быть таким, чтобы обеспечивались удобство и легкость управления. В выполненных конструкциях оно равно 24--45. Согласно схеме (рис. 3.7) передаточные числа механического привода равно

, (мм) (3.14)

i_МП =( 290 40)(14563)(5618) = 51,86 (мм)

Для удобства управления сцеплением необходимо, чтобы при проектировании механического привода были удовлетворены условия

,(мм) (3.15)

S_П = 1,451,86 60= 133 (мм) 1,4 51,86 +4( 7,25)(2,30)= 139(мм)

где S_n-- полный ход педали;

s -- ход нажимного диска;

--свободный ход педали; в выполненных конструкциях мм;

-- зазор между рычагами и муфтой выключения сцепления; мм.

Рис.3.7 Схема механического привода сцепления.

Для достижения легкости управления должно выполняться условие

,( H) (3.16)

Q= 8406(51,860,7) = 139 (Н)

где Q -- усилие на педали;

-- сила упругости нажимной пружины при выключенном сцеплении;

-- передаточное число привода;

-- КПД привода; принимают .

двигатель трансмиссия муфта автомобиль

Заключение

В данной работе нами было изучено транспортное средство Ваз -2110 и его эксплуатационные свойства как сложной технической системы на основе системного подхода, созданы базы знаний для изучения следующих учебных дисциплин.

Нами были изучены назначения элементов, из которых состоит транспортное средство Ваз 2110; конструкции узлов, механизмов, агрегатов, систем транспортного средства; мы овладели расчетами эксплуатационных свойств транспортного средства.

Автомобиль ВАЗ - 2110 начал выпускаться на Волжском автомобильном заводе в 2004 году. На тот период времени автомобиль имел неплохие технические характеристики и мог конкурировать с другими автомобилями в своем классе.

Источники

1. Автомобили ВАЗ. Учебное пособие для учащихся ПТУ.Вохламов.В.К.;М.1991г.

1. Краткий автомобильный справочник М. 1994, 779с.

2. Руководство по эксплуатации ВАЗ 2110 Сабанов Ю.В., Казаков Н.В., Мингачев А.В.

Размещено на Allbest.ru