Безопасность жизнедеятельности и экологическая безопасность

  Передаваемый момент  зависит от характеристик муфты  и от разности скоростей вращения  ее валов.

  Вискомуфта может  устанавливаться как самостоятельный  узел между ведущими осями  или «встраиваться» в конический  дифференциал. 
  Этот узел не пригоден к ремонту, так как количество и вязкость жидкости определяют характеристики вискомуфты и строго контролируются при ее изготовлении. При утечке части жидкости муфта подлежит замене.

 

1.6.Дифференциал «Квайф» 

   Сателлиты у него  расположены в два ряда параллельно  оси вращения корпуса. Причем  они крепятся не на осях, а  находятся в закрытых с обоих  концов отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет винтовые зубья.

  Когда одно из колес начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передает движение связанному с ним сателлиту из другого ряда.  А тот, в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колес на повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу. Последние также прижимаются вершинами зубьев к поверхности отверстий, в которых они расположены. За счет этого возникают силы, осуществляющие частичную блокировку, что увеличивает силу тяги на отстающем колесе и, соответственно, суммарную силу тяги автомобиля, повышая его проходимость.

  Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев сателлитов и полуосевых шестерен. Устанавливая в корпус комплекты сателлитов и шестерен с различным углом наклона зубьев, изменяют коэффициент блокировки в зависимости от характеристик автомобиля и условий его применения.

 

1.7.Дифференциалы «Торсен»

 
  Получили свое название от англ. Torque — крутящий момент и sensing — чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту. Механизмы, выпускаемые под этой торговой маркой, имеют два типа конструкций. 
1. Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением.

  На повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и другую полуосевую шестерню. Такой «цепочкой» колесам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колесах, осуществляют частичную блокировку дифференциала.

  Применение комплектов сателлитов и шестерен с различным профилем червячного зацепления дает возможность изменять коэффициент блокировки. Недостаток этого вариант — сложность конструкции и ее сборки. 
2.  Сателлиты расположены параллельно оси корпуса дифференциала в его отверстиях и соединены попарно между собой и с полуосевыми шестернями винтовым зацеплением. Работа механизма на поворотах и частичная блокировка осуществляются так же, как у «Квайфа». Этот вариант конструкции менее сложный, кроме того позволяет уменьшить диаметр корпуса дифференциала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Конструкторская часть

2.1.Предлагаемая конструкция

 

Самоблокирующийся дифференциал (рис.1.) транспортного средства содержит: приводной корпус 1, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями 2 и 3 полуосевые элементы 4 и 5, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки 6 и 7 противоположного направления спирали, тела качения в виде шариков 8, заполняющие цепочкой 9, по меньшей мере, один замкнутый канал 10, выполненный в приводном корпусе 1. Часть замкнутого канала 10 (рабочая ветвь 11) вскрыта для погружения (вхождения) сегментов шариков 8 цепочки 9 в винтовые канавки 6 и 7 полуосевых элементов 4 и 5.

Замкнутый канал 10 выполнен в продольном сечении прямоугольным со скругленными внешними углами 12. Рабочая 11 и возвратная 13 ветви канала 10 соединены прямолинейными отрезками (ветвями) 14 и 15 под прямым углом, скруглив лишь внешние углы 12 образовавшегося правильного прямоугольника. Поперечное сечение всех ветвей замкнутого канала 10 равно диаметру шариков 8, а количество шариков 8 в канале 10 нечетное. Замкнутый канал 10 расположен в тангенциальном либо радиальном сечении приводного корпуса 1. Прямоугольных замкнутых каналов 10 в корпусе 1 устройства может быть более одного. Рабочая 11 и возвратная ветви 13 канала 10 могут быть вплотную сближены друг с другом. Поперечное сечение ветвей канала 10 может иметь любой геометрический профиль с вписывающимся в него диаметром шарика 8: круг, многоугольник, квадрат, треугольник и т.д. Винтовые канавки 6 и 7 на поверхности полуосевых элементов 4 и 5 также могут иметь любой геометрический профиль с вписывающимся в него сегментом шарика: круг, многоугольник, квадрат, треугольник и т.д. Цепочки шариков в замкнутом канале 10 могут быть независимыми (не связанными) друг с другом, либо объединены в единую, общую, замкнутую цепь для любого количества прямоугольных каналов. Причем четное количество прямоугольных каналов 10 в приводном корпусе 1 с нечетным количеством шариков 8 в каждом канале 10 делает общее количество шариков в дифференциале четным.

Рисунок 1- Самоблокирующийся дифференциал.

Дифференциал работает следующим  образом. При прямолинейном движении транспортного средства по хорошей  дороге вращение от ведущего корпуса 1 через шарики 8, контактирующие с  винтовыми канавками 6 и 7 полуосевых элементов 4 и 5, передается на полуоси 2 и 3 автомобиля и далее на ведущие  колеса, обеспечивая им одинаковую угловую скорость. При повороте автомобиля или попадании одного из ведущих колес транспортного средства на неровности дороги (ямка или бугор) колеса, а следовательно, и полуоси 2 и 3 с полуосевыми элементами 4 и 5 стремятся вращаться с разными угловыми скоростями. При этом шарики 8 начинают перемещаться по прямоугольному каналу 10, не препятствуя повороту транспортного средства. При попадании какого-либо ведущего колеса на скользкий участок дороги происходит резкое снижение его сцепления с дорогой. Шарики 8 в устройстве расклиниваются полуосевыми элементами 4 и 5, дифференциал блокируется и автоматически передает мощность на то колесо, у которого сцепление с дорогой лучше. Автомобиль продолжает движение без пробуксовывания.

Цепочка 9 из шариков 8, размещенная  в прямоугольном замкнутом канале 10, по условиям работы дифференциала  должна сохранять минимальные зазоры между собой и стенками канала 10. Такая цепочка 9 шариков 8 будет иметь максимальное самоторможение за счет перемещения шариков 8 в процессе работы устройства через прямые углы 16 канала 10.

Нечетное количество шариков 8 в  прямоугольном замкнутом канале 10 обеспечивает свободное движение цепочки шариков 8 с неизменяющимся, минимальным зазором между шариками 8. Движение шариков 8 в прямоугольном канале 9 приводит к циклическому изменению длины части замкнутой цепочки 9. При вхождении шарика 8 на вершину угла 16 канала 10, длина этой части замкнутой цепочки 9 шариков 8 начинает плавно уменьшается, а другая часть цепочки 9 плавно, синхронно увеличиваться, т.к. вершина другого угла 16 канала 10 оказывается в этот момент между шариками 8. На фрагменте цепочки 9 из трех шариков 8 показано, как меняются длины хорд в точках соприкосновения шариков 8 друг с другом.  При подходе следующих шариков 8 к углам прямоугольного канала 10 цикл повторится. Поэтому при движении замкнутой цепочки с нечетным количеством шариков 8 через углы 16 прямоугольного канала 10 часть цепочки 9, проходящая два каких-либо угла канала 10, удлиняется, а другая часть цепочки 9, проходя другие два угла, сокращается. Это происходит синхронно. В этом случае, общая длина замкнутой цепочки, а следовательно, минимальные зазоры между шариками 8 сохраняются.

При четном же количестве шариков  в прямоугольном, замкнутом канале не часть, а вся цепочка удлинялась бы или сокращалась в движении одновременно на всех четырех углах, заклинивая шарики, либо сильно увеличивая зазоры между ними. При такой нестабильности длины цепочки дифференциал становится неработоспособным.

 

2.2.Кинематический  расчет модифицированной трансмиссии.

2.2.1.Определение  момента.

  Рассмотрим  крайний случай, когда одно колесо, связанное с полуосевой шестерней дифференциала, находящийся в хорошем контакте с другой, а другое - в плохом, на грани буксования. В этом случае момент, приложенный к второму колесу, зависит от механического КПД передачи момента дифференциалом.

                                                                                       (2.1)

где - момент, приложенный к полуосевой шестерне, связанной с       колесом на скользкой дороге;

- момент, приложенный к  полуосевой шестерне, связанной с колесом в хорошем зацеплении с дорогой, причем суммарный момент, передаваемый дифференциалом.

                                                                              (2.2)

 

                                                                             (2.3)           

 

Шина автомобиля Газель ГАЗ-3302 – 175R7516

 

         (2.4)

 

 

 

 

Суммарный момент, передаваемый дифференциалом:

        (2.5)

 

2.2.2.Определяем коэффициент блокировки

  Из отношения большего момента к меньшему, которое называют коэффициентом блокировки, получим связь между коэффициентом блокировки и КПД передачи дифференциалом силы:

                                                                        (2.6)

  Cчитается, что применение дифференциалов с К_б = 2,5…1 рационально.

  Конструктивный вариант корпуса дифференциала заднего ведущего моста ГАЗ-3302 имеет диаметр 95мм, длина 95мм. Корпус дает возможность использовать в корпусе шесть замкнутых канала, состоящих из двух полуторондов 180⁰, вместимостью 5 шариков в торонд 360⁰ и прямых участков канала, соединяющих полуторонды, причем общая вместимость одного бесконечного канала составляет 11 шариков диаметром 16 мм, где 6 щариков находятся в части канала шириной 1…2 диаметра шарика (плавный переход ширины выполнен в торообразной части канала). Желаемый коэффициент блокировки К_б=2,5 при ускорении (увеличении скорости двигателем).

  Дифференциал изготовлен из закаленной стали и работает в масле, причем коэффициент трения равен 0,08.

  Ширина  части канала равна B=d+б,                                                            (2.7)

 где d-диаметр шарика, ,                                                                  (2.8)

Следовательно,

   Неизвестный угол найдем из выражения ^m                   (2.9)

 через заданные величины

^m

где m- число шариков в прямой части канала.

 

 

где    , и где ⁿ,

Подставляя  цифровые величины в приведенные  выражения получим:

 

 

 

 

 

 

Ширина части  канала равна

B=16+16х0,9466=31,15 мм

  Из выражений найдем коэффициент блокировки, обусловленный зацеплением шариков с двумя полуосевыми шестернями, который покажет отношение моментов большего к меньшему при торможении двигателем и использовании заднего хода

                                                                                         (2.10)

  В случае, когда диаметр бесконечного канала близок к диаметру шарика и перпендикулярной силой к стенке канала N в прямых участках канала можно пренебречь, коэффициент блокировки К_б1Т5 равен:

 

 

2.3.Прочностные  расчеты узлов и деталей модернизированного  ведущего моста.

  2.3.1.  Определение моментов кручения на валах дифференциала, угловых частот валов и передаточных чисел передач

Рисунок 2 –  Действующие силы на вал

Примем среднюю скорость автомобиля

=50 км/ч тогда угловая скорость

 число оборотов двигателя                           (2.10)

 тогда передаточное  число кардана

 – угловая скорость  кардана, где

 

                                                                   (2.11)

=16,63

 Получим 

 

  Сравнивая формулы шага цепной передачи (для контакта ролика и звездочки передачи, полученной из формулы Герца), получим что угол звездочки соответствует шагу где z – число зацеплений в дифференциале. Ниже представлена схема прототипа зацепления дифференциала, которую можно использовать с учетом развернутой поверхности делительного цилиндра звездочки в дифференциале.

Рисунок 3- Схема  расчета прототипа  дифференциала

 

3.2.2.Расчет на контактную прочность по контактной теории Герца

Для разного материала контактное напряжение на площадке

                                                                               ( 2.12)