28 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кпд трансмиссии ваз 2121

Трансмиссия

1, 3 – Передний привод колёс;
2 – передний мост;
4 – сцепление;
5 – коробка передач;
6 – передний карданный вал;
7 – промежуточный вал;
8 – раздаточная коробка;
9 – рычаг переключения передач раздаточной коробки;
10 – рычаг блокировки дифференциала;

11 – задний карданный вал;
12 – задний мост;
I – дифференциал разблокирован;
II – дифференциал блокирован;
III – включена низшая передача;
IV – нейтральное положение;
V – включена высшая передача

Технические характеристики трансмиссии

Автомобиль «Нива» – полноприводный, т.е. ведущими являются все колеса. Полный привод – постоянный: крутящий момент от двигателя всегда передается сразу на обе оси (мосты не отключаются). Такая схема повышает проходимость автомобиля, одновременно снижая нагрузки на узлы трансмиссии, но несколько увеличивает расход топлива.

Передний и задний мосты связаны через межосевой дифференциал, позволяющий передним и задним колесам вращаться с разными угловыми скоростями в зависимости от траектории и условий движения. Межосевой дифференциал расположен в раздаточной коробке и аналогичен межколесным дифференциалам, расположенным в переднем и заднем мостах. Однако, в отличие от них, межосевой дифференциал можно принудительно блокировать (рычаг блокировки находится на тоннеле пола). При этом передний и задний карданные валы становятся жестко связанными между собой и вращаются с одинаковой частотой. Это значительно повышает проходимость автомобиля (на скользких подъемах, в грязи, снегу и т.п.), но ухудшает управляемость и увеличивает износ деталей трансмиссии и шин на покрытии с хорошим сцеплением. Поэтому блокировку дифференциала можно использовать только для преодоления сложных участков и на небольшой скорости. Для предупреждения водителя о включенном режиме блокировки служит контрольная лампа на панели приборов.

Включать блокировку дифференциала можно при движении автомобиля, если колеса не буксуют. Блокировка межосевого дифференциала не избавляет автомобиль от опасности «диагонального вывешивания», когда одно из колес на каждой оси теряет сцепление с грунтом – в этом случае подсыпают грунт под вывешенные колеса или подкапывают его под остальными.

Для увеличения крутящего момента, подводимого к колесам, служит низшая передача в раздаточной коробке, ее передаточное число – 2,135. Высшая передача, предназначенная для нормальных условий движения, имеет передаточное число 1,20. Таким образом, водитель может использовать один из двух рядов передаточных чисел – с высшей или низшей передачей в раздаточной коробке. Суммарные передаточные числа «верхнего» ряда (с I по V передачу) – 4,40; 2,52; 1,63; 1,20; 0,98, «нижнего» – 7,82; 4,47; 2,90; 2,13; 1,75. Низшую передачу в раздаточной коробке включают перед преодолением заснеженных, песчаных участков, крутых подъемов, при буксировке грузов и т.п., когда ощущается недостаток тяги двигателя или для движения с очень малой скоростью. Включать низшую передачу в раздаточной коробке необходимо заранее, на стоящем автомобиле, так как муфта переключения передач не имеет синхронизаторов. Высшую передачу при некотором навыке удается включить и при движении со скоростью не выше 30–35 км/ч, однако, если есть возможность, лучше снизить скорость или остановиться.

Автомобиль с постоянным полным приводом предъявляет особые требования к шинам. Они должны быть одинаковы не только по размеру, но и по степени износа. Разные радиусы качения шин вызовут повышенный износ дифференциалов при обычных условиях движения, а при включенной блокировке — повышенный износ других деталей трансмиссии и пробуксовку колес.

Видео

2.1. Определение вспомогательных параметров автомобиля

Полная масса автомобиля:

где mг — масса перевозимого груза (грузоподъемность или пассажировместимость) или багажа;

mc — собственная масса автомобиля в снаряженном состоянии без груза. Слагается из конструктивной (сухой) массы автомобиля, массы топлива, массы технических жидкостей, западного колеса, инструмента, принадлежностей и технологического оборудования;

mп — масса водителя и пассажиров в кабине грузового автомобиля или масса водителя и пассажиров в легковом автомобиле или автобусе. Средняя масса пассажира и водителя 75 кг.

ma = 400 + 1540 + 350 = 2290 кг

Силу тяжести (вес) рассчитаем по формуле: G = 9,81* ma

G = 2290 * 9,81 = 22464,9Н = 22,465кН

Шины выбирают в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой на колесо.

Динамический радиус определяют по формуле

rк = 0,322 * 0,98 = 0,315 м

где λш — коэффициент, учитывающий деформацию шины от приложения тангенциальной нагрузки (равен 0,96 – 0,98). В нашем расчете

Силу сопротивления воздуха определяют так:

Рw max = k * F * V 2 max 2.2

где k — коэффициент сопротивления воздуха, ;

F — площадь поперечного сечения (миделево сечение) автомобиля, м 3 ;

V— скорость движения автомобиля, м/с.

Площадь поперечного сечения рассчитывают приближенно, используя данные автомобиля прототипа F = β*В*На, где β — коэффициент заполнения площади. Для легковых автомобилей β = 0,78—0,8 и для грузовых автомобилей β = 0,75—0,9; В – габаритная ширина, м; Hа — габаритная высота автомобиля, м.

Для нашего расчета принимаем β = 0,8

F = 0,8 * 1,68 * 1,64 = 2,2

Подставляя полученные значения в формулу 2.2

Рw = 0,3 * 2,2 * 1148,53 = 759,46 Н

Мощность на преодоление сопротивления воздуха увеличивается пропорционально кубу скорости:

Nw = k * F * V 3 2.3

Nw = 0,3 * 2,2 * 38923,8 = 25738,25 Вт = 25,74кВт

2.2 Определение основных параметров автомобиля

2.2.1. Определение мощности двигателя.

Тип двигателя выбирают по аналогии с автомобилем-прототипом.

Мощность двигателя, которую он развивает при равномерном движении автомобиля по хорошей горизонтальной дороге, на прямой передаче, с максимальной скоростью, определяют из уравнения мощностного баланса

2.4

где ψv — коэффициент суммарного дорожного сопротивления при движении по хорошей горизонтальной дороге, в данном случае ψv = ƒ;

G — полный вес автомобиля, Н;

Vmax — максимальная скорость автомобиля, м/с;

k — коэффициент сопротивления воздуха, Н*с 2 /м 4 ;

Читать еще:  Как проверить исправность ламп подсветки монитора

тр— механический КПД трансмиссии автомобиля на прямой передаче.

Механический коэффициент полезного действия трансмиссии определим, исходя из ее кинематической схемы по формуле (1.9).

тр= 0,9801 * 0,98 *(1–0,05) * 1 = 0,912

После того как будет определена мощность Nv построим график внешней скоростной характеристики двигателя, представляющий зависимость Ne, Mк, gе = ƒ(nдв; Vа)- в такой последовательности:

а) в соответствующем масштабе на оси абсцисс откладываем шкалу частот вращения вала двигателя;

б) задаем значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности nN по прототипу и отметим в масштабе на оси абсцисс;

в) выбираем соотношение между частотой вращения вала двигателя при максимальной скорости автомобиля nv и частотой вращения вала двигателя при максимальной мощности двигателя

λ = 1,10—1,15 — для карбюраторных двигателей без ограничения частоты вращения вала двигателя (легковые и грузовые грузоподъемностью выше 1500кг);

λ = 1,0 — для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения вала двигателя (грузовые автомобили грузоподъемностью выше 1500кг).

В нашем случае λ = 1,1; nv = 5400 * 1,1 = 5940об/мин

г) подсчитывают значение коэффициента оборотности по формуле

2.5

д) используя значение коэффициента оборотности, определим скорости движения автомобиля при соответствующих частотах вращения вала двигателя (Vа = nдв/) и нанесем их на ось абсцисс.

е) строят теоретическую внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле

2.6

где с1, с2, с3 – статистические коэффициенты;

с1= с2 = с3 = 1 — для карбюраторного двигателя; с1 = 0,53; с2 = 1,56; с3 = 1,09 —для дизелей,

ж) текущие значения мощности двигателя определяют по формуле

где n – произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин -1 . Рабочей зоной частот вращения выбираем диапазон от nv до n = (0,4 . 0,5) nv.

Определение эксплуатационных свойств автомобиля ВАЗ-2121

— Максимальная скорость движения автомобиля по возможностям двигателя, трансмиссии и шин определяется по формуле

где — общее высшее передаточное число трансмиссии.

Максимальная скорость движения на заданной дороге по формуле (20) [8]:

где — крутящий момент двигателя, соответствующий , Н•м; — КПД трансмиссии на высшей передаче.

По графику Рсв = f(v):

— максимальная скорость автомобиля на высшей передаче — vmax = 38,5 м/с = 138,6 км/ч;

— при скорости движения автомобиля v = 0,6vmax = 23,1 м/с:

1) дополнительный уклон i при движении по заданной дороге на высшей передаче:

2) ускорение j при движении по заданной дороге на высшей передаче:

По графику D = f(v):

— максимальная скорость автомобиля на высшей передаче — vmax = 38,5 м/с = 138,6 км/ч;

— при скорости движения автомобиля v = 0,6vmax = 23,2 м/с:

1) дополнительный уклон i при движении по заданной дороге на высшей передаче:

2) ускорение j при движении по заданной дороге на высшей передаче:

— максимальная скорость движения на уклоне i = 3% (рис. 5):

vmax = 32 м/с = 115,2 км/ч.

— максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем по силе тяги на ведущих колесах, осуществляется на первой передаче. При fa = 0,03:

— максимальный преодолеваемый подъем по величине сцепления колес с дорогой при fa = 0,03 и коэффициенте продольного сцепления цх = 0,6 определяется на первой передаче. Для одиночного полноприводного двухосного автомобиля:

— при скорости движения автомобиля км/ч масса прицепа, которую он может буксировать по дороге с при запасе динамического фактора равного 0,01.

По графику динамической характеристики (рис. 5) определяем соответствующее значение запаса динамического фактора для высшей передачи и скорости движения 50 км/ч (13,89 м/с) D = 0,08.

Вводим запас динамического фактора, равный 0,01, который рассматривается как резерв тяги на случай возможных колебаний сопротивления движению автомобиля, вызываемых появлением участков дороги с большим коэффициентом сопротивления, по сравнению с заданными его значениями по типу основной части дороги. С учетом запаса величина динамического фактора D’ = D — 0,01=0,08-0,01=0,07.

Тогда максимально возможный общий вес прицепа Gп при движении автопоезда с равномерной скоростью V определяется по формуле:

Масса прицепа определяется по формуле:

— предельный угол подъема автомобиля с прицепом, масса которого равна 50% массы одиночного автомобиля при и :

где — вес прицепа, Н;

Gп = 0,5•15205,5 = 7602,75 Н.

— путь выбега автомобиля со скорости км/ч до полной остановки на заданной дороге:

Длина пути выбега позволяет оценить совершенство конструкции и техническое состояние шасси автомобиля. При движении автомобиля накатом двигатель отсоединяется от трансмиссии, мощность к ведущим колесам не подводится и он движется с замедлением , которое можно определить из уравнения силового баланса (13) [1]:

где — коэффициент учета вращающихся масс в режиме выбега;

— сила трения в трансмиссии в режиме выбега (нейтральное положение в коробке передач), Н;

— коэффициент, учитывающий влияние скорости на силу трения, Н•с/м, для легкового автомобиля — 4 Н•с/м;

— скорость движения автомобиля, м/с.

Из решения уравнения (20) относительно замедления следует:

где = 0,014+5•10 -6 •v 2 +0,005 — суммарный коэффициент дорожного сопротивления;

Подставляя значения в формулу (19) получается зависимость:

Для диапазона скоростей от 0 до 14 м/с по формуле (19) строится зависимость (рис. 9).

Рис. 9. График замедления автомобиля при движении автомобиля накатом

Схема и описание трансмиссии Нивы 2121

Легендарная Нива относится к полноприводным автомобилям. Благодаря этому обеспечивается беспрецедентная устойчивость на дороге и надежность, сравнимая с дорогими автомобилями с большой мощностью. За исключением обновленных версий под маркой Шевроле традиционная Нива всегда имела достаточно скромный дизайн, но это не мешало ей быть безусловным лидером среди автовладельцев, предпочитающих высококлассные автомобильные платформы.

Что отличает ходовую Нивы от других полноприводных автомобилей, так это передача крутящего момента сразу на две оси без отключения мостов, что существенно влияет на проходимость, одновременно снижая влияние критических нагрузок на трансмиссию. Это же качество делает данный легендарный российский внедорожник и весьма неэкономным в плане расхода топлива.

Агрегаты нивовской трансмиссии

Разработанная трансмиссия Нивы оказалась настолько удачной и эффективной, что позже стала прототипом для Витары. Это сделало новую модель более адаптированной к сложным дорогам. Агрегаты нивовской трансмиссии вполне могут обеспечить требования любого мотора в пределах до 2 литров, поэтому при желании сделать апгрейд подумайте о том, что у каждого автомобиля свои возможности. Многие достоинства обусловлены именно схемой и конструкцией трансмиссии.

Трансмиссия Нивы и ее агрегаты:

  • передние приводы;
  • передний мост;
  • сцепление колес;
  • МКПП;
  • карданный вал (передний);
  • вал (промежуточный);
  • раздаточная коробка;
  • рычаг переключения;
  • межосевой дифференциал и рычаг блокировки;
  • колесные дифференциалы;
  • карданный вал (задний);
  • задний мост;
  • задний привод.

Конструкция подразумевает такие состояния:

  • разблокированный дифференциал;
  • заблокированный дифференциал;
  • низшая передача во включенном состоянии;
  • нейтральное положение;
  • высшая передача во включенном состоянии.

Особенности нивовской конструкции

К особенностям нивовской трансмиссии впору отнести наличие межосевого дифференциала, который связывает задний и передний мост. В результате колеса могут вращаться не только под разными углами, но и с разными угловыми скоростями, что существенно влияет на управляемость в условиях непроходимости дорог.

Межосевой дифференциал находится в раздаточной коробке и по своей конструкции аналогичен межколесным.

Ключевым отличием межосевого дифференциала Нивы является возможность блокировки при вращающихся с одинаковыми характеристиками карданных валах. Блокируют межосевой дифференциал вручную только в сложных условиях проходимости, когда нужно преодолеть большую яму, колею или снеговой занос при условиях отсутствия пробуксовки.

На практике механическая блокировка при некотором неудобстве оказывается лучше, чем современная электромагнитная муфта, используемая для этих целей. Например, Renault Duster не так легко справится с задачей в условиях сурового бездорожья, так как цифровой блок управления может обеспечить передачу ограниченного момента. При этом данный эффект не будет наблюдаться у Нивы с механической блокировкой.

Если оставить межосевой дифференциал заблокированным, это не только скажется в виде повышенного износа, но и значительно снизит управляемость автомобиля. Включенный режим блокировки дифференциала будет отмечен горящим индикатором на приборной панели Нивы. Обратите внимание, что блокировка не исключит потерю сцепления одним колесом.

Для преодоления сложных участков трансмиссия позволяет использовать низшую передачу с высоким передаточным числом (2,135), при высшей передаче параметр составляет 1,2 и предназначен для движения в нормальных условиях. В раздаточной коробке указаны разные режимы высшей и низшей передачи. Низшая включается перед въездом на заснеженный участок, зыбкие грунты, горки и при подсоединенном грузе на буксировке. Низшая передача компенсирует недостаток мощности в меру «сильного» двигателя Нивы и позволяет преодолевать труднопроходимые участки, которые под силу только мощным автомобилям.

Некоторые водители осваивают навыки переключения передачи на скорости 30-35 км/ч. В противном случае придется остановить машину и проделать операцию на стоянке.

Обратите внимание, что Нива требует грамотного отношения к подбору шин, качество которых может сказаться на степени износа трансмиссии уже за один сезон. Шины должны быть одинаковыми по степени износа и, конечно же, по размеру. Разные характеристики приведут к увеличению нагрузки на трансмиссию и к пробуксовке на низшей передаче, а при нормальном движении повысят износ дифференциалов.

Модифицированные версии

Стандартная трансмиссия Нивы при всех ее плюсах часто становится причиной некомфортного шума в салоне. Это в целом связано с конструкцией, но используя инженерные наработки, можно ее модернизировать и сделать машину значительно тише.

Данный подход уже применен в машинах модели ВАЗ-21213, в результате даже на скорости 100 км/ч не ощущается неприятного шума, можно спокойно разговаривать и без усилия услышать собеседника. Для этих целей применен целый ряд способов модернизации: от разгрузки пола возле креплений раздаточной коробки и МКПП, уменьшения нагрузки на подшипники валов до сглаживания пиковых моментов в условиях увеличивающихся нагрузок на трансмиссию. Эффект достигается изменением места монтажа редуктора переднего моста, который в модернизированном варианте подвешивается на расстоянии от двигателя на резиновых опорах. Такой подход позволяет снизить до минимума реактивный момент в продольно-вертикальном направлении и уровень шума на скорости.

Шум в модернизированной трансмиссии Нивы сравним с «Жигулями». В машине становится комфортнее находиться при езде по бездорожью. Затраты на апгрейд незначительны, для модификации требуется только понимание мастера самой конструкции и немного времени.

Как работает трансмиссия нивы

Автомобиль ВАЗ 2121, иначе говоря, «Нива» — поступил в серийное производство в 70-х годах прошлого века. Такой автомобиль относится к классу легковых машин повышенной проходимости. В истории отечественного автопрома «Нива» стала первой машиной, в конструкции которой применялся полный привод. Рассмотрим подробнее устройство трансмиссии. Сделать это следует для того, чтобы понять, почему с учетом почти 40-летней истории трансмиссия нива отличается от множества прочих аналогичных машин, оснащенных полным приводом и возможностью переключения классическим способом или при помощи вискомуфты.

Трансмиссия в ряду семейства «Нивы» (2121, 2131) сконструирована таким образом, что полный привод подается на 4 колеса. Также характерным выступает наличие межосевого дифференциала. Трансмиссия включает в себя КП, раздаточный механизм, пару карданных валов, а также оба моста. Характерным отличием модели 2131 является удлиненный кузов. В остальном преимущественные сходства с первой моделью прослеживаются во всем. От мотора происходит передача крутящего момента через коробки передач на «раздатку», а она, в свою очередь, передает момент к мостам.

Дальше через карданные валы он уходит к редукторам. Передний редуктор через дифференциал и шарниры равных угловых скоростей передает момент на колеса. Аналогично для задних, так же выступающих ведущими, колес. Именно потому, что крутящий момент распределяются на 4 колеса одновременно, привод получил название полного. Обозначением является следующее – 4WD. Еще один отечественный автомобиль, устроенный по схожему принципу с «Нивой», — УАЗ.

Дифференциал

Такой механизм представляет собой своего рода распределитель тяговых усилий, идущих от мотора на колеса. Важной особенностью является то, что последние имеют возможность вращаться с различными скоростями. Важность наличия дифференциального механизма обусловлена тем, что во время совершения маневров поворота колесо, находящееся внутри, совершает количество оборотов меньшее, если сравнить их с количеством поворотов внешнего.

При отсутствии механизма дифференциала это вызывало бы пагубные последствия, такие как износ и повреждения, ведь получалось бы следующее: одно колесо при выполнении поворота находилось бы в состоянии букса, а второе просто терлось об дорожное покрытие. Особенности конструкции трансмиссии «Нивы» предусматривают наличие 3-х дифференциалов. Они располагаются в каждом из мостов и в раздаточном механизме.

При движении машины по ровной дороге и прямолинейно дифференциалами усилие тяги разделяется поровну между всеми 4-мя колесами. При недостаточном сцеплении колес с покрытием, появлении пробуксовки дифференциалы перераспределят нагрузку на буксующее и скользящее колесо таким образом, чтобы первое получило большее усилие, а второе, соответственно, меньшее.

Мы уже упоминали УАЗ. Несмотря на многие сходства, следует понимать, что полный привод ВАЗа выполнен в стиле «пат-тайм». Это значит, что при подключении оси крепко связываются друг с другом, и вращение происходит с одинаковыми скоростями. Такое устройство накладывает некоторые ограничения на использование полного привода – возможность его применения лишь в случаях, когда дорожные условия позволяют проскальзывание. В случаях же с твердыми асфальтовыми дорогами и трассами рекомендуется переводить машину в режим монопривода.

Блокирование дифференциалов

Иногда можно встретить заблуждение на тему того, зачем нужна маленькая ручка рядом с рычагом переключения на «Ниве». Некоторые автовладельцы считают, что она нужна для подключения переднего привода. Однако передний привод у данного автомобиля подключен постоянно. Как и задний. У автомобилей семейства «Нива» полный привод является постоянным. Ручка же на самом деле служит для переключения режимов работы дифференциала раздаточного механизма.

В положении «вперед» работа дифференциала протекает в обычном режиме, если же двинуть ее назад, дифференциал блокируется, и усилия от мотора поступают на дифференциалы мостов, что делает привод более жестким. Стоит отметить, что существуют также специальные типы блокировок для передних и задних мостов.

В теории при их применении в условиях, когда машина застряла, она сможет преодолеть препятствие при наличии достаточного сцепления с покрытием хотя бы одного колеса. Блокировку дифференциала в таком случае лучше проводить перед преодолением препятствия, но никогда нельзя делать после попадания в тяжелую для преодоления область. Такое применение блокировки позволит избежать износа и повреждений трансмиссии.

Ряд передач на понижение

Часто можно столкнуться с заблуждением следующего типа: переключение задней ручки может повысить мощностные характеристики мотора. Но это неправда. Она служит для того, чтобы сменить передаточное число между мотором и колесами. При увеличении его увеличатся тяговые усилия на колесах. В раздаточном механизме существует также понижающий редуктор.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Вот его работу и можно контролировать посредством задней ручки. При переключении рычага назад мы будем иметь передаточное число в виде 2,135 – это и есть пониженная передача. Включение такой передачи на понижение рекомендуется производить только тогда, когда машина стоит, и выжато сцепление. Несмотря на то, что руководство такого ограничения не содержит, новичкам и неопытным водителям «Нив» не рекомендуется производить переключение во время движения, так как раздаточный механизм «Нивы» не снабжен синхронизатором.

Советы владельцам

Для того, чтобы вождение вашего автомобиля стало комфортным, ознакомьтесь с некоторыми важными моментами:

  1. Обычное, стандартное расположение передней и задней ручки – вперед и назад соответственно. Движение при таком режиме можно и нужно осуществлять на участках, характеризующимся ровным и гладким покрытием.
  2. Блокировать дифференциал путем переключения передней ручки в заднее положение лучше всего на дорогах, характеризующихся повышенной скользкостью. Такая мера придаст «Ниве» устойчивости. Стоит понимать, что после преодоления проблемного участка ручку потребуется вернуть в исходное положение.
  3. Как было отмечено ранее, передача на понижение должна активироваться перед вероятным препятствием, но не в то время, когда машина уже застряла.
  4. Стоит понимать, что включение блокировки на неподвижном автомобиле иногда невозможно, даже если выжать сцепление. Это может быть вызвано тем, что зубцы муфты уперлись в зубцы шестеренки. В таком случае можно пробовать активировать блокировку, начав медленное движение и выполняя некрутой поворот. Если же проблемы возникают с выключением блокировки, то рекомендуется выполнить ту же процедуру при выжатом сцеплении и небольшом покачивании руля.

Заключение

Рассмотренные особенности автомобиля «Нива» и тонкости в устройстве конструкции его трансмиссии делают его по-настоящему уникальным и обладающим повышенной проходимостью транспортным средством. Важно лишь учитывать нюансы применения и активации тех или иных функций полного привода. Удачи на дорогах!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector