Rozvodovky + Diferenciály

Transkript

1 Rozvodovky + Diferenciály Téma 8 Teorie vozidel 1

2 Rozvodovka Konstrukčně nenahraditelná, propojuje převodovku a diferenciál Je konstantním činitelem v celkovém převodovém poměru HÚ Složení : skříň rozvodovky stálý převod diferenciál Skříň rozvodovky : u tuhých náprav součástí mostu hnací nápravy u dělených náprav spojena s karoserií nebo součástí uzlu + o + R Teorie vozidel 2

3 Stálý převod Uspořádání soukolí : kuželové soukolí (u klasického uspořádání s motorem podélně) čelní soukolí u uspořádání s motorem napříč Účel : spolu se o realizovat potřebný převod pro pohon vozidla Rozdělení podle počtu stupňů : Jednostupňové rozvodovky Dvoustupňové rozvodovky Teorie vozidel 3

4 Stálý převod Ozubené soukolí rozvodovky trvale v záběru na všech převodových stupních velký rozsah momentů a otáček nároky na životnost požadavek na malé rozměry požadavek nízkého hluku a vibrací požadavek na vysokou účinnost Teorie vozidel 4

5 Stálý převod Teorie vozidel 5

6 Ozubené soukolí rozvodovky Spirální zuby křivka zubu kružnice (Gleason) evolventa (Klingenberg) epicykloida (Spiromatic) Hypoidní kola umožňují vyosení kola max. 0,2 D osobní vozy max. 0,1 D nákladní vozy Teorie vozidel 6

7 Výhody Ozubené soukolí rozvodovky snížení výstupu kloubového hřídele zvýšení převodu ři stejném průměru talířového kola se zvětšuje pastorek silnější zuby lze jich použít méně. Vyosováním se zvětšuje stoupání šroubovice zvyšuje se počet zubů v záběru Nevýhody Vyosením kloužou hypoidní zuby ve směru osy pastorku nutnost mazání speciálními oleji snížení účinnosti (cca 0,96) Nesymetrie zubu Teorie vozidel 7

8 Uložení kuželových kol Rozvodovky Nutno zachytit velké radiální i axiální síly Způsoby uložení pastorku : etmé uložení ve dvou kuželíkových ložiskách etmé uložení ve dvou kuželíkových a jednom válečkovém ložisku Na hlavě pastorku válečkové ložisko + dvě kuželíková ložiska Uložení talířového kola : řevážně na dvou kuželíkových ložiskách oloha pastorku a kuželového kola se kontroluje pomocí zrcadlového otisku U skříně rozvodovky je nutná tuhá konstrukce s žebrováním Teorie vozidel 8

9 Rozvodovky Teorie vozidel 9

12 Dvoustupňové rozvodovky Dvoustupňové rozvodovky Jednostupňová převodovka i AX = 7 nelze použít u těžkých nákladních automobilů nutno přidat další převod Teorie vozidel 12

13 Dvoustupňové rozvodovky VSTU VÝSTU VÝSTU Teorie vozidel 13

17 Dvoustupňové rozvodovky Teorie vozidel 17

18 Diferenciály lanetové soukolí se 2 stupni volnosti : ro rozdělení výkonu na hnací kola ro vyrovnání rozdílných otáček kol při průjezdu zatáčkou Vozidla bez diferenciálu Nadměrně opotřebovávají pneumatiky Část výkonu ztrácejí při prokluzu pneumatiky Znesnadňují ovládání vozidla Rozdělení podle funkce ezikolové (nápravové) ezinápravové ezivozidlové Rozdělení podle převodu Symetrické Nesymetrické Teorie vozidel 18

19 Nápravové diferenciály R n, n v, v v, a r d poloměr zatáčky (středu nápravy) otáčky kol (levé, pravé viděno z dopředného směru jízdy) obvodové rychlosti kol obvodová rychlost středu nápravy momenty na kolech rozchod kol poloměr kola (dynamický) moment za rozvodovkou Teorie vozidel 19

20 Teorie vozidel 20

21 Kinematika průjezdu zatáčkou (vlevo) a v R 2 v R a v R 2 v R v r d a R v 2 r R d 2 v a R 2 r R d a v v R snížení otáček na levé straně = přírůstku otáček na pravé straně Teorie vozidel 21

22 Kinematika průjezdu zatáčkou (vlevo) v R a R a 2 r d v rd v r d v R a 2 r d v rd a v R v v v Teorie vozidel 22

23 Konstrukce diferenciálu lanetový diferenciál Talířové kolo = unašeč U astorek rozvodovky S evé kolo ravé kolo Satelit Teorie vozidel 23

24 lanetový diferenciál Kinematická vazba Základní rovnice (1) = z = z Otáčky satelitu (2) (1)(2) U U U z z i U z z z z 1 S S U U S z z i S S z z z z z z. 1 Teorie vozidel 24

26 lanetový diferenciál Teorie vozidel 26

29 Čelní diferenciál Konstrukce diferenciálu astorek rozvodovky Talířové kolo = unášeč Satelit pravý Satelit levý evé kolo ravé kolo Teorie vozidel 29

30 Čelní diferenciál Konstrukce diferenciálu evé kolo Satelit levý Satelit pravý ravé kolo Talířové kolo = unášeč astorek rozvodovky Teorie vozidel 30

31 Čelní diferenciál Teorie vozidel 31

32 Čelní diferenciál Teorie vozidel 32

33 Čelní diferenciál TATRA Teorie vozidel 33

34 Diferenciál TATRA Teorie vozidel 34

35 Čelní diferenciál Kinematická vazba Klasické provedení z S1 = z S2 ; z = z S S S S U U U z z z z z z z z i Teorie vozidel 35

36 Uzávěrka diferenciálu Závěr diferenciálu uzamyká diferenciál z důvodu nutnosti přenosu = pomáhá jízdě terénem Konstrukční provedení evné propojení libovolných dvou částí diferenciálu. Nejčastěji : spojení výstupního hřídele s talířovým kolem zubovou spojkou (pneumaticky) Závěr diferenciálu = skoková změna nutno ovládat řidičem (za klidu vozidla) Teorie vozidel 36

37 Uzávěrka diferenciálu Teorie vozidel 37

38 Uzávěrka diferenciálu Teorie vozidel 38

39 Samosvorné diferenciály Samosvorný diferenciál (diferenciál se samočinným uzavíráním) lynule vyrovnává a v závislosti na velikosti rozdílu - Typy samosvorných diferenciálů 1. vačkové 2. se zvýšeným třením Teorie vozidel 39

40 Vačkový samosvorný diferenciál Unášeč nese vačky, jejichž počet je nesoudělný s výstupky na centrálním a korunovém kole. ři stejných otáčkách C a K se vačky na výstupcích příčí. ři různých otáčkách se vačky začnou naklápět, ale zvyšuje se tření mezi vačkami a koly. Dnes se nepoužívá. Teorie vozidel 40

41 Vačkový diferenciál Teorie vozidel 41

42 Vačkový diferenciál Teorie vozidel 42

43 Diferenciál se zvýšeným třením šroubový (Torsen) kombinace nesamosvorného čelního a šnekového diferenciálu. Centrální šroubová kola jsou v záběru se šroubovými satelity. Satelity jsou navzájem propojeny čelním soukolím. ři relativním pohybu výstupních hřídelů vzniká relativní pohyb ozubených kol, při kterém špatná účinnost šroubového ozubení vyvolá reakční točivý moment na kole s pohonem. Teorie vozidel 43

44 Diferenciál Torsen Teorie vozidel 44

45 Kuželový samosvorný diferenciál Kuželové mezi kuželovými koly na hnacích hřídelích a skříní jsou vytvořeny třecí plochy s vysokým třením (např. lamelovou brzdou). ok-o-atic satelity jsou uloženy na čepech v klínové drážce. ři působení momentu se přítlačné kroužky roztahují a přes lamely brzdí o klec. Teorie vozidel 45

46 Diferenciál Borg - Warner Borg-Warner mezi skříní a planetovými koly jsou třecí spojky. Třecí moment je vyvozen axiálními silami a přítlačnými vinutými pružinami. Teorie vozidel 46

48 Kuželový diferenciál Teorie vozidel 48

49 ok-o-atic Teorie vozidel 49

50 Diferenciál ZF ezi výstupními koly a klecí je viskózní spojka Teorie vozidel 50

51 Viskózní spojka Teorie vozidel 51

52 Diferenciál ZF Teorie vozidel 52

53 Řízené diferenciály přítlak lamel je řízen elektricky, pneumaticky nebo hydraulicky Teorie vozidel 53

54 Diferenciál Borg & Beck Teorie vozidel 54

55 Účinnost diferenciálu Teorie vozidel 55

56 Bez uvažování ztrát omentové poměry bez uvažování ztrát 1 ir R 1 i index R rozvodovka (talířové kolo) i R 1 1 i Symetrický diferenciál : R i R i R i R ; 2 0 Teorie vozidel 56

57 Uvažování ztrát V diferenciálu vznikají ztráty výkonu vlivem V diferenciálu vzniká potenciální výkon Jízda zatáčkou vozidlo hnáno motorem (moment roztáčí kola) moment na kolech je spotřebováván v motoru vzniká (1) (2) Teorie vozidel 57

58 Uvažování ztrát Z (1) a (2) plyne pro potenciální výkony : Tok potenciálního výkonu bude z kola na kolo 0 0 Teorie vozidel 58

59 Uvažování ztrát Tok potenciálního výkonu bude z kola na kolo i (3) Z (3) + (4) plyne : i Symetrický diferenciál : i = i i 1 1 (4) Teorie vozidel 59

60 Uvažování ztrát Symetrický diferenciál : i = větší moment na vnitřním kole Teorie vozidel 60

61 Uvažování ztrát Jízda zatáčkou vozidlo hnáno koly moment na kolech vzniká motor jej spotřebovává (5) (6) Teorie vozidel 61

62 Uvažování ztrát Z (5) a (6) plyne pro potenciální výkony : Tok potenciálního výkonu bude z kola na kolo 0 0 Teorie vozidel 62

63 Uvažování ztrát Tok potenciálního výkonu bude z kola na kolo (7) Z (7) + (8) plyne : i 0 (8) i 1 i i 1 1 Symetrický diferenciál : i = -1 Teorie vozidel 63

64 Uvažování ztrát Symetrický diferenciál : i = větší moment na vnějším kole Teorie vozidel 64

65 Silové poměry nápravy s diferenciálem při jízdě zatáčkou omentům na kolech jsou přímo úměrné hnací síly na obvodu kol F K ; F K resp. suvné síly v ložiskách X ; X. X F K O f F K r d K oháněná náprava Bržděná náprava X X X X Teorie vozidel 65

66 ohon F K F K ásmo neurčitosti pro přímou jízdu X X O f X O f B/2 B/2 B Teorie vozidel 66

67 Brždění v X X X B/2 B/2 B Teorie vozidel 67

68 Silové poměry nápravy s diferenciálem při jízdě zatáčkou oloha výslednice dává v důsledku vyosení moment, který se snaží vytáčet nápravu (a přes zavěšení i celé vozidlo). Diferenciál je tedy jedním z činitelů, které způsobují nedotáčivost vozidla. oment je tím větší, čím nižší (horší) je účinnost diferenciálu. Teorie vozidel 68

69 ohon d f d K r O X r F d f d K r O X r F d f f d r O r X d f f d r O r X Teorie vozidel 69

70 Brždění d f d K r O X r F d f d K r O X r F d f f d r O r X d f f d r O r X Teorie vozidel 70

71 Silové poměry nápravy s diferenciálem při jízdě zatáčkou Rovnováha k podélné ose vozidla X X X 1 X. BX X 2 B X X 2X ři pomalé jízdě zatáčkou, kdy X není omezeno adhezí při symetrickém diferenciálu i R = -1 bude : R B 1. 2r 1 d R R Teorie vozidel 71

72 Výsledná účinnost diferenciálu ohon: R R R Cp R R 1 R R R Cp Ztráty Teorie vozidel 72 B R

73 Výsledná účinnost diferenciálu Brždění: R R Cb R R Cb B R Teorie vozidel 73