Capitolul 1. Etajarea schimbătorului de viteze

1.1. Determinarea şi definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale

Viteza maximă a automobilului prescrisă în tema de proiectare se obţine în treapta cea mai rapidă a schimbătorului de viteze.

Dacă soluţia de schimbător de viteze adoptat pentru automobilul de proiectat este schimbător cu trei arbori, atunci viteza maximă se atinge în treapta de priză directă, iar dacă schimbătorul este cu doi arbori atunci viteza maximă se atinge intr-o treapta similarăprizei directe cu raport de transmitere apropriat de unitate.

Pentru stabilirea tipului de schimbător de viteze ce se va adopta pentru automobilului de proiectat se vor studia modele similare pentru a stabili cu ce tipuri de schimbătoare de viteze au fost echipate.

Se va face o analiză asupra tipulului de schimbător ce poate echipa automobilul.Această analiză constă în evidenţierea influenţei tipului de schimbător de viteze asupra performanţelor automobilului, adică în alegere raportului iSN.

Se ştie că: V=0.377 ⋅rr ⋅ n

i0 ⋅ isk[ km

h ] (1.1)

iar pentru viteza maximă relaţia devine: V max=0.377 ⋅rr ⋅nVmax

i0 ⋅ iSN[ km

h ] (1.2)

unde iSN depinde de tipul de schimbător adoptat.Pentru schimbător cu doi arbori iSN=0.91..0.98 sau iSN=1.03..1.05.

Din relaţia (1.2) rezultă

(i0)pr ed=0.377 ⋅rr ∙ nVmax

iSN ⋅V max

(1.3)

unde nVmax=ζ ∙ nP (1.4)

nVmax=ζ ∙ nP=1.25 ⋅6000=7500 rot /min

Conform relaţiei (1.3) rezultă

(i0)pred=0.377 ⋅rr ∙ nVmax

iSN ⋅V max

=0.377 ∙0.29 ⋅75000.97 ∙190

=4.45

Deoarece i0pred< 7 rezultă că transmisia principala folosită va fi una simplă.

Pentru definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale se alege un număr de dinţi pentru pinionul de atac al transmisiei principale, care este dependent de raportul de transmitere. Pentru aceasta se vor alege trei perechi de numere de dinţi pentru pinionul de atac.Valorile rapoartelor de transmitere efective şi numarul de dinţi sunt date în tabelul 1.1.

Tabel 1.1

Nr. crt

Numar dinţi pinion (Zp)

Număr dinţi coroană (Zc)

i0pred ief

1 15 674.45

4.472 17 76 4.473 19 85 4.47

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001101201301401501601701801900.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

i0=4.43

i0=4.47

i0=4.47

Prez

Viteza [km/h]

Prez

, Pr [

kW]

Fig. 1.1

Deoarece automobilul este organizat după soluţia totul faţă, schimbătorul de viteze care se va adopta este unul cu doi arbori, iar transmisia principală este o transmisie cilindrică simplă, având raportul de transmitere i0t=4.47. Pinionul de atac are Zp=15 dinţi, coroana are Zc=67 dinţi.

1.2. Determinarea raportului al primei trepte a schimbătorului de viteze

Atunci când automobilul rulează pe drum cu viteză constantă , atunci când e cuplată treapta de priză directă sau similara acesteia, el poate urca o anumită pantă maximă pdmax.Viteza corespunzătoare acestei pante reprezintă viteza critică în acesta treaptă.

Aşadar automobilele nu se pot deplasa cu pantă mare dacă ar fi cuplată treapta de priză directă sau similara acesteia.Pentru ca autovehiculul să se poată deplasa pe diferite drumuri sau pante diferite trebuie să crească forţa de tracţiune la roată.Acest lucru se poate realiza dacă se foloseşte un reductor care să mărească raportul de transmitere total al transmisiei.Întrucât rezistenţele la înaintare variază între valoare minimă şi valoare maximă şi raportul de transmiter al acestuia trebuie să se varieze pentru a pune în concordanţă forţa de tracţiune cu rezistenţele la înaintare şi a asigura anumite regimuri optime de funcţionare ale motorului. Acest reductor cu raport de transmitere variabil se numeşte schimbător de viteze.

Determinarea raportului de transmitere al primei trepte a schimbătorului de viteze utilizând următoarele criterii:

1. Criteriul învingerii pantei maxime impuse în temă.2. Criteriul deplasării în palier, pe drum modernizat, cu o viteză minimă stabilă.3. Criteriul solicitării ambreiajului la cuplare, la pornirea de pe loc.

1.2.1. Determinarea lui iS1 din condiţia de pantă maximă.

La determinarea acestui raport se pune condiţia ca urcarea pantei maxime, pmax, să se facă cu viteză constantă, redusă.

Din bilanţul de tracţiune se obţine relaţia:

iS 1=Ψ max ∙ Ga ∙ rd

M max ∙i0 ∙η t

(1.5)

în care rezistenţa specifică maximă a drumului se calculează cu relaţia:

Ψ max≅ f (0 ) ∙ cosα pmax+sinα pmaxunde α pmax=arctg ( pmax) (1.6)Ψ max≅ f (0 ) ∙ cosα pmax+sinα pmax=0.016 ∙ cos18.78+sin 18.78=0.337

iS 1=Ψ max ∙ Ga ∙ rd

M max ∙i0 ∙η t

=0.377 ∙ 1700 ∙ 9.81∙ 0.28130 ∙ 4.47 ∙ 0.92

=3.33

1.2.2. Determinarea lui iS1 din condiţia de viteză minimă stabilă

Considerarea acestui criteriu are în vedere regimul uniform de mişcare pe un drum modernizat în palier. Utilizând această condiţie , valoarea acestui raport este dată de relaţia:

iS 1=0.377 ∙r r ∙ nmin

i0∙ V mi n

(1.7)

unde Vmin =6..10 km/h şi nmin=0.2 nP

nmin=0.2 ∙6000=1200 rot /min Vmin=10 km/h

iS 1=0.377 ∙rr ∙ nmin

i0∙ V min

=0.377 ⋅ 0.29 ⋅12004.42⋅10

=3

1.2.3. Determinarea lui iS1 după criteriul lucrului mecanic de frecare la cuplarea ambreiajului la pornirea de pe loc

Solicitările ambreiajului cele mai puternice se produc la cuplarea sa la pornirea de pe loc.Luând în considerare lucrul mecanic de frecare la cuplarea ambreiajului, la pornirea de pe loc, în cazul deplasării

pe un drum în palier, de efectul valorii turaţiei iniţiale a motorului, n0 şi de mărimea puterii specifice, Psp, se obţine următoarea expresie de calcul a valorii raportului primei trepte:

iS 1=0.11 ∙iSN

ζ∙ n0 ⋅V max ⋅√ ka

nP ⋅Ca⋅P sp

⋅ 1μ

(1.8)

unde:

n0=1500+nM

3ka=1.23 μ=

L sp

M sp

(1.9)

n0=1500+nM

3=1500+ 4400

3=2967 rot /min μ=

Lsp

M sp

=950

iS 1=0.11 ∙iSN

ζ∙ n0 ⋅V max ⋅√ ka

nP ⋅Ca⋅P sp

⋅ 1μ= iS 1=0.11 ∙

0.971.25

∙ 2967 ⋅190 ⋅√ 1.236000 ⋅1.25 ⋅43.53

⋅ 1950

=3

În urma determinării raportului de transmitere al primei trepte a schimbătorului de viteze, utilizând criteriile amintite, valoarea lui iS1 în toate cele trei cazuri este apropiată.

Valoarea raportului din prima treaptă este limitată de aderenţă, de aceea se face o verificare la aderenţă utilizând formula:

isv 1=(φx+ f ) ∙ Zkφ⋅r r

M max ⋅ i0 ⋅ηt

(1.10)

unde:- φx−¿ coeficientul de aderenţă φx=0.7 ÷ 0.9- f – coeficientul de rezistenţă la rulare f = 0.023- Zkφ⋅−¿ încărcarea pe vericală la puntea motoare- M max−¿ momentul motor maxim M max=130 daN

Aplicând formula rezultă:

isv 1=(φx+ f ) ∙ Zkφ⋅r r

M max ⋅ i0 ⋅ηt

=(0.8+0.023)⋅8110⋅ 0.29

130 ⋅ 4.47 ⋅0.92=3.3

În concluzie valoare adoptată ,ţinând cont şi de limita de aderenţă se adoptă pentru raportul de transmitere al primei trepte a schimbătorului de viteze iS1=3.33 .