Проектирование синхронизаторов коробок передач (114)

Синхронизаторы. Синхронизатором называют агрегат меха­низма управления КП, служащий для бесшумного и безударного включения передач. Их устанавливают обычно в КП с шестернями постоянного зацепления и неподвижными осями валов. В основу дей­ствия синхронизатора положен принцип использования сил трения для выравнивания (синхронизации) угловых скоростей соединяемых деталей, образующих передачу.

В большинстве случаев синхронизаторы применяют для вклю­чения высших передач, а низшие и передачи заднего хода включают­ся обычными зубчатыми муфтами или каретками. В составных КП синхронизаторы, как правило, применяют только в основной диапа­зонной коробке, а в КП переключения диапазонов - зубчатые муфты или каретки.

К синхронизаторам предъявляют следующие требования:

- высокая эффективность действия, обеспечивающая малое вре­мя синхронизации;

- высокая износостойкость трущихся поверхностей и достаточ­ная прочность деталей, воспринимающих нагрузки;

- малые габариты конструкции.

Синхронизаторы классифицируют: по принципу действия - на простые и инерционные; по конструктивному исполнению - на ко­нусные и дисковые.

Простые синхронизаторы не препятствуют включению передачи до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей КП, что обычно сопровождается появлением ударных нагрузок и шу­ма.

Инерционные синхронизаторы получили наибольшее распро­странение в КП тракторов, так как имеют устройство блокировки для безударного и бесшумного включения передачи.

Конусные и дисковые синхронизаторы отличаются друг от дру­га исполнением фрикционного элемента. В современных КП наи­большее распространение получили конусные синхронизаторы.

Инерционный синхронизатор состоит из трех ос­новных элементов:

выравнивающего - фрикционного устройства, погло­щающего энергию касательных сил инерции вращающихся масс;

блокирующего - устройства, препятствующего включению зубчатой муфты до полного выравнивания угловых скоростей соеди­няемых деталей;

включающего - зубчатой муфты, включающей передачу.

Проанализируем рабочий процесс инерционного синхронизато­ра, рассмотрев последовательно выравнивание угловых скоростей со­единяемых деталей, блокировку включения передачи до полного вы­равнивания угловых скоростей соединяемых деталей и включение пе­редачи.

Расчет выравнивающего элемента синхронизатора. Вырав­нивание угловых скоростей соединяемых деталей при включении пе­редачи с помощью синхронизатора (простого и инерционного) можно проиллюстрировать динамической системой, представленной на рис.

Рис. 2.13. Динамическая система для расчета синхронизатора:

J_n - суммарный приведенный момент инерции всех деталей, связанных с включаемой

шестерней (ведомый диск сцепления, шестерни, валы); J_a - момент инерции всех де­талей, связанных с валом, на котором установлен синхронизатор (включая момент инерции поступательно движущихся частей МТА); 0)_д - угловая скорость вала двига­теля; 6)j - угловая скорость ведомого вала на i передаче в КП; W _i+₁ - угловая скорость ведомого вала на (i + 1) передаче; Q - усилие, создаваемое трактористом на муфте синхронизатора при включении передачи; b - ширина кольца синхронизатора; r_c - средний радиус трения колец; Г_б - радиус расположения блокирующих элементов

Для выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей не­обходимо на поверхностях конусов создать момент трения M_Т.

Запишем уравнение динамики подсистемы с моментом инерции

Проинтегрируем выражение (2.13).