Методика и испытания автомобильных коробок передач тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Пицхелаури, М. М.

• Пицхелаури, М. М.
• 1950

Оглавление диссертации Пицхелаури, М. М.

Введение . I

А. Методика,аппаратура и результаты исследовании потерь и кпд коробок передач по данида иностранной литературы.

Критические замечания по исследованиям иностранных экспериментам рвов

I Б. Общие вопросы методики исследования коробок передач. ь В, Методика исследований коробок передач

1. Выбор схемы непитательного стенда

1-я схема

2-я схема . Т.

3-я схема

2. Методика использования аппаратуры .6?

3. Числовая оценка- возможных погпешностей измерений при использовании различных стендов

4. Конструкция испытательного стенда коробок передач,выпол-неного по схеме академика

Чудакова Е.А. .ПО

V Г. Методика и исследование потерь и кпд коробок передач.

I. Выбор режимов испытаний.

2« Методика стендовых испытаний

3. Испытания коробок пеиедач на

•нулевой" нагрузке

4. Выводы по испытаниям коробок передач на "нулевой" нагрузке.

5. Испытания под нагрузками

6. Испытания на прямой передаче

7. Испытания коробок передач на 2-й передаче на 4-х соотах масел под нагрузкой Зд% от максимальной

8. Выводи

9. Испытания коробок передач на 2-й передаче под различными нагрузками на масле "Вискозин"

10. Испытания коробок передач на 1-й передаче при различных подводимых моментах

II* Испытания коробок передач на заднем ходу при различных моментах

12. Некоторые выводы по испытаниям коробок передач с нагрузками

13. Краткие данные по исследованиям потерь в коробках автомобилей КИМ-10, ЗИС-ПО и Студебекер

Д. Сравнительный анализ и выводы по результатам испытаний коробок передач различных марок автомобилей

Е. Практические выводы по испытаниям потерь в коробках передач .23?

Ж. Методика и испытания коробок передач на прочность

И. Методика' и результаты исследования степени износа коробок передач в условиях форсированного режима .2G

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика и испытания автомобильных коробок передач»

Задачей послевоенной Сталинской пятилетки в области автомобильной промышленности является создание высококачественных пассажирских, грузовых и специальных автомобилей, находящихся не только на уровне лучших образцов иностранных марок, но значительно превосходящих их во всех отношениях.

Одним из условий, способствующих решению этой важнейшей задачи, является развитие научно-исследовательской работы в области всесторонних испытаний как целого автомобиля, так и его отдельных механизмов; однако, по настоящее время вопросам исследований отдельных узлов и агрегатов шасси автомобилей, в tosí числе исследованиям механизмов трансмиссии, уделяется еще недостаточно внимания»

8то происходит повидимому вследствие недооценки значения механизмов трансмиссии и их влияния на основные эксплоатациош-ше качества автомобиля»

Известно, что динамика автомобиля характеризуется средней скоростью движения, которая в свою очередь зависит от тяговых качеств автомобиля.

Тяговые качества автомобиля при заданной мощности двигателя зависят от выбора передаточных отношений в механизмах трансмиссии, которые связаны с динамикой и экономикой автомобиля. г

Правильный подбор передаточного отношения в главной передаче дает возможность /на прямой передаче в коробке/ развивать достаточную среднюю скорость, преодолевать нормальные дорожные сопротивления при использовании широкого диапазона средних нагрузок двигателя, обеспечивающих его экономичную работу и следовательно, экономичную експлоатацию автомобиля»

Однако при увеличении дорожных сопротивлений тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам при прямой передаче в коробке может оказаться недостаточным.

Увеличение тягового усилия возможно двумя способами: увеличением мощности двигателя пропорционально величине необходимого крутящего момента, или применением коробки передач; первый метод, приемлемый с точки зрения динамики автомобиля, является совершенно непригодным с точки зрения его экономики и поэтому должен быть отвергнут.

Единственно правильным методом изменения- тяго вого усилия на ведущих колесах является применение коробок передач.

Использование низших передач в коробках дает возможность повышать тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам, увеличивать ускорение и среднюю скорость автомобиля, а также преодолевать большие дорожные сопротивления, чем на прямой передаче.

Помимо этого, применение коробок передач дает возможность экономичного использования двигателя на прикрытых дросселях. Экономичность работы достигается регулировкой карбюратора и применением экономайзера, обедняющего горючую смесь на прикрытых дросселях.

Недостаточная изученность рабочих процессов у в коробках передач, нечеткое представление о величине кпд, о влиянии на его величину ряда экспло-атационных факторов приводит нередко к неправильной оценке роли коробки передач, как механизма, имеющего лишь второстепенное значение.

Технический уровень современных коробок передач, обеспечивающий достаточно высокое значение кпд коробок создает мнение о больших трудностях и малой целесообразности дальнейшего повышения кпд; однако наши исследования покезали, что эксплоата-ционные качества коробок передач могут быть значительно улучшены благодаря возможности снижения потерь мощности в коробках. Это снижение потерь может быть достигнуто за счет своего рода резерва, каковым являются гидравлические потери, т.е. потери на взбалтывание масла. Снижение потерь мощности, естественно, сопровождается экономией горючего. Вопросу экономии горючего методом снижения гидравлических погерь в механизмах трансмиссии никогда не уделялось внимания,между тем, как в условиях быстро растущего парка СССР, даже незначительная на первый взгляд, экономия горючего имеет огромное значение.

По нашим исследованиям, при средних скоростях движения легкового автомобиля 50 км/час, грузового 35-40 км/час, уменьшение гидравлических потерь только в коробке передач, дает экономию горючего для легкового автомобиля около 8$ и для грузового автомобиля около 3-5$. Экономия горючего должна быть еще больше при снижении гидравлических потерь не только в коробках передач, но и в других механизмах трансмиссии - в ведущих мостах и раздаточных коробках.

Если снижение гидравлических потерь во всех механизмах трансмиссии за счет различных мероприятий, учитывая разнообразные условия эксплоа-тации автомобиля, даст всего лишь 1% экономии горючего, то и в этом случае экономия настолько значительна, что получение ее в действительных условиях эксплоатации имеет большое народно-хозяйственное значение.

Принимая за расчетную единицу автомобильный парк равным I миллиону автомобилей, можно ориентировочно следующим образок распределить в процентном соотношении все машины по их назначению: автомобили грузовые малого тоннажа . . . среднего тоннажа . . . 35$ легковые и др. типов . . . 10%

Расход горючего на I км.пути характеризуется следующими цифрами: для автомобилей малого тоннажа приблизительно -SOOrp

• среднего ." " -300 " легковых и др. типов -150 " Принимая среднегодовой пробег грузовых автомобилей равным 35000 км. и легковых 20000 км. в год, получим экономию горючего из расчете 1% на I автомобиль в год: для грузовых автомобилей малого тоннажа - 38500 тонн-" • среднего " - 36750 • легковых • - 3000 "

Таким образом, 1% экономии горючего на I миллион автомобилей дает общую экономию горючего,равную 78250 тонн.

Приведенные соображения о роли коробки передач, с точки зрения эксплоатации современного автомобиля, подтверждают актуальность избранной диссертантом темы исследований коробок передач.

Экспериментальная проверка диссертантом методов исследований коробок передач иностранных исследователей, установила неполноценность предложенных ими методов.

Поэтому основной задачей диссертанта явилась:

2. разработка: более совершенной методики исследований коробок передач, которая, при достаточной простоте эксперимента, вбеспечила бы точность результатов исследований, необходимую для научных целей.

2» проверка, диссертантом разработанной методики на исследованиях ряда коробок передач различных типов и марок автомобилей, с целью подтверждения правильности разработанной методики и возможности ее рекомендации в качестве методики, пригодной для исследований современных автомобильных коробок передач.

При проведении испытаний коробок передач, одновременно с задачей проверки разработанной методики исследований, был поставлен ряд дополнительных задач, во-первых: нахождение и подтверждение важнейших закономерностей рабочего процесса в коробках передач в зависимости от различных ©ксплоатационных факторов и, в частности, исследование кпд коробок передач; во-вто-рых: установление точности измерений потерь мощности в коробках передач при использовании различных схем испытательных стендов.

Рассмотрение вопросов точности измерений потерь мощности вызвано тем обетоятельетвом, что в процессе проведения испытаний коробок передач и улучшения конструкции стенда, на котором проводились испытания, накопилось много опытного материала, выявившего невозможность пренебрежения некоторыми видами потерь на трение в механизмах испытательной установки, недостаточной точностью показаний и производства отсчетов по измерительной аппаратуре, неравномерностью работы стенда на некоторых режимах работы и т.д.; однако, для упрощения проведения различных испытаний и производства отсчетов,нередко, пренебрегают различными видами небольших по абсолютной величине потерь в испытательной установке, недооценивая того обстоятельства, что при нахождении малых величин потерь в испытуемом механизме, резко возрастает степень неточности измерений.

Ото соображение в полной мере относится к испытаниям коробок передач, когда при малых передаваемых моментах или при работе коробки без нагрузки и на малых оборотах, моменты трения в коробке, отличающие один режим от другого, представляют собой весьма малую величину.

Попутно с основной задачей испытаний увязывалась частная задача - испытание коробок передач по заданию отечественных автомобильных заводов /Горь-ковского Автозавода имени т.Шяотова и Московского Автомобильного завода имени т.Сталина/с целью установления надежности коробок передач при их работе под полной нагрузкой.

В разделе "А" - дано краткое описание аппаратуры и результатов исследований потерь и кпд коробок передач по данным иностранной литературы, а также даны выводы экспериментаторов и наши критические замечания по их исследованиям.

В разделе "В" рассмотрены общие вопросы методики исследования коробок передач.

В разделе "В" - "Новая методика исследования коробок передач", даны анализ и оценка точности измерений трех принципиальных схем испытательных стендов, методика использования аппаратуры стендов и основанная на этой методике числовая оценка реальных погрешностей в измерениях.

В этом т разделе дано описание конструкции испытательного стенда коробок передач, выполнено-то по схеме академика Чудакова Е.А.

В разделе "Г" - "Методика и результаты исследования кпд коробок передач", подробно изложена методика исследования кпд коробок передач и дан обширный экспериментальный материал по проведенным нами испытаниям.

В тексте даны ссыпки на рисунки-графики,иллю стрирующие различные закономерности изменения рах/ бочих процессов в коробках передач . х/ Графики выделены и помешены во П-м томе настоя щей работы.

В разделе "Д" - "Сравнительный анализ и выводы по результатам испытаний коробок передач различных марок автомобилей" - приведен сравнительный анализ испытаний коробок передач М-1, КИМ-Ю, ЗИС-110 и Студебекер, с испытаниями иностранных коробок передач по данным технической литературы.

В разделе "Е" - "Практические выводы по испытаниям коробок передач", подводятся итоги большого разнообразия всевозможных зависимостей изменения потерь, возникающих при работе коробок передач,к на их основе делаются некоторые практические выводы и, в частности, намечаются общие направления, в которых, по нашему мнению, следует работать с целью максимального повышения экономичности эксплоатации автомобилей,

В разделе "Ж* - приведены методы и результаты испытания коробок передач на прочность.

В разделе "И" - приведена методика и результаты исследования степени износа коробок передач в условиях форсированного режима.

Исследования проводились методом определения количества железа, выделяющегося в масло в процессе работы коробок передач. й. Методика, аппаратура и результаты исследований потерь и кпд коробок передач по данный иностранной литературы.

Рассмотрим несколько работ, опубликованных в иностранной литературе и касающихся вопросов методики исследования потерь и кпд коробок передач.

В работе Хейде "Измерения потерь мощности и значений кпд коробки передач грузового автомобиля' приведены описание стенда, методика и ре -зультаты испытаний коробки передач грузового автомобиля.

Из описания видно, что стенд, на котором производились испытания, состоит из ведущего электродинамометра, балансирной рамы с испытуемой коробкой и фрикционного тормоза.

Ведущий электродинамометр балансирно подвешен на двух стойках с подшипниками.

Рассматриваемый стенд выполнен по схеме рис. 3 стр.^У.

Методика проведения эксперимента.

При данной начальной температуре масла замерялись потери на 600 об/мин.первичного вала,затем

X/ СТр. ЛВ6. на 800 об/мин. и 1000 об/мин; за это время температура масла, естественно, увеличивалась; следующие замеры опять производились таким же образом, начиная с 600 об/мин»,но уже при повышенной температуре по сравнению с той, при которой производились замеры; далее замеры производились при 800 и 1000 об/мин, и т.д.

Таким образом, замер потерь в коробках производился по двум переменным величинам:оборотам и температуре.

Испытания состояли из двух серий: I* Испытаний на прямой /четвертой/ и третьей передачах с различными подводимыми моментами вплоть до максимального момента для данной коробки передач*

2» Испытаний на первой и второй передачах с подводимыми моментами и числами оборотов, превосходящими нормальные.

Выводы Хейде по первой серии испытаний:

2« Суммарные потери мощности вызываются двумя главными причинами: первой - сопротивлением вращению шестерен, вызванному вязкостью масла; второй - трением между зубьями шестерен. Первая является независимой, вторая зависимой от величины передаваемого момента.

2. На прямой передаче потери на "взбалтывание" масла составляют большую часть потерь мощности и это может оказать очень серьезное влияние на кпд коробки передач, если применяет' ся слишком вязкое масло, или его слишком много залито в коробку передач.

3* Трение между зубьями при нормальной на грузке невелико и мало изменяется с изменением сорта или вязкости масла.

На трение между зубьями практически не влияет изменение числа оборотов.

Вторая серия испытаний;

Целью второй серии испытаний было определение кпд коробки, работающей на пониженных пе редачах при скоростях и нагрузках, превышающих нормальные.

Испытания были проведены при крутящем моменте 71,6 кгм. /соответственно 100 л.с. при 1000 об/мин,на ведущем валу/ и числах оборотов первичного вала от 500 до 1750 об/мин. с промежутками через 250 об/мин.

Выводы Хейде по второй серии испытаний:

Наиболее важным результатом второй серии испытаний является подтверждение высоких значе ний кпд, получаемых при упомянутых выше усло^! ях нагрузки и смазки.

Общие выводы Хейде по обеим серили испытаний:

I* Избыток тела или чрезмерная его вязкость вызывает повышенную потерю мощности на прямой передаче,

2* При непрямой передаче достаточно такое количество смазки, чтобы покрыть зубья по крайней мере I шестерни из каждой пары»

3. Масло несколько пониженной вязкости да* ет удовлетворительную смазку и понижает потери на увзбалтмвание* масла*

В^аботе Квюге •Измерение кпд коробок передач" приводятся результаты исследований кпд трех легковых коробок передач типа "Афон* и "Тэтрафон*,

Первые две коробки - типа "Афон" представляют собой нормальные 4-х ступенчатые коробки и отличаются одна от другой лишь тем, что в одной коробке передач валы расположены в горизонтальной плоскости, а в друоой коробке - в вертикальной, т.е. один под другим.

Стенд, на котором проводились испытания, состояв из следующих агрегатов:

I. Ведущего автомобильного двигателя 2* Валансирно подвешенной коробки передач 3* Валансирно фрикционного тормоза. стр. 2-Ы>.

Автор указывает, что точность замеров была доведена до 0»02 кгм.

Методика проведения эксперимента.

Л Потери замерялись непосредственно на баяан-сирно подвешенной коробке передач, тормозной момент замерялся на балансирном корпусе фрикционного тормоза.

Измерение потерь при испытании коробок производилось по переменным оборотам, а поддержание постоянства температуры производилось подачей воздуха в картеры коробок при помощи вентилятора или при помощи покрытия корпусов коробок изоляционными чехлами*

Основннв опиты проводились с коробкт*. пере» дач с валами, расположенными один над другим.

Выводы Кжюге по испытаниям, а/ кпд увеличивается по мере возрастания подводимого момента; б/ кпд увеличивается по мере повышения температуры масла; в/ кпд уменьшается по мере увеличения числа оборотов; р/ кпд на третьей передаче меньше, чем на прямой.

Это об»ясняется тем, что при передаче крутящего момента на 3-Й передаче возникают большие потери на трение между двумя парами шестерен и в подшипниках, чем на прямой передаче,

В работе Клюге "Коэфициент полезного действия шестеренчатой и цепной коробок передач мотоциклов" показаны результаты сравнительных испытаний мотоциклетных коробок передач шестеренчатого и цепного типов.

Для испытаний были использованы мотоциклетные шестеренчатые коробки Б.М.В. с 4-мя передачами и цепные коробки передач "Цюндапп*.

Методика проведения эксперимента. Измерения производились на всех 4-х передачах в пределах от 1000 до 4500 об/мин.,а для цепных коробок до 4000 об/мин.первичного вала при температурах масла 30, 50, 70°С. Для каждой из указанных температур измерялся подводимый момент от 0,5 до 4 кгм.при помощи торсионного динамометра. Для смазки коробок применялось масло "Гаргойль" -Мобиль ОЙл "Л",

Выводы Клюге по испытаниям коробок передач мотоциклов. Кпд увеличивается:

I, при увеличении подводимого момента, х/ стр, хвт

2* при увеличении температуры масла, 3. • уменьшении числа оборотов? на данной передаче,

4* при увеличении передаточного числа,когда при прочих неизменных условиях кпд на первой передаче достигает максимума, а на прямой-- минимума.

Если сравнить коэфициенты полезного дейс®-вия шестеренчатых и цепных коробок передач, то оказывается, что при прочих равных условиях, цепная передача имеет меньший кпд.

Изложенное подтверждается таблицей I,составленной для 1000 об/мин.первичного вала при подводимом моменте к коробкам передач в 2,5 кгм?

Таблица I.

Передача Шестеренчатая к/п Цепная к/п

2 97,3 96,7

3 97,3 96,2

4 96,6 95,6

Критические замечания по исследованиям иностранных экспериментаторов.

Замечания по методике: Следует иметь ввиду, что в процессе испытания коробок передач необходимо очень точное измерение температуры с возможно меньшими /температурными/ интервалами. Только в этом случае можно достаточно точно уловить зависимость изменения потерь от температуры масла.

Методика Хейде не обапечивает такой возможности и поэтому является непригодной для испытаний многооборотных коробок передач, в осо бенности под большими нагрузками и при больших оборотах.

Это полностью подтверждается нашими иссяе дованиями коробок передач.

Другим недостатком данной методики являет ся частый переход с одних режимов оборотов на другие с повторным переходом к прежним режимам как показывает наш опыт в проведении испытаний это неизбежно вызывает значительный "разбег" точек, характеризующих исковую зависимость, и снижает точность проводимых исследований.

Попутно следует отметить, что совершенно не затронут вопрос, с какой реальной точностью осуществлялись измерения потерь на стенде.

Замечания по анализу результатов испытаний,

Хейде связывает два фактора в одно целое -вязкость и сорт смазки, рассматривая их влилние только с точки зрения гидравлических потерь, однако, при одинаковой вязкости различные сорта масла могут различно влиять на износоустойчи -вость коробок передач, то существенное обстоятельство нельзя обойти молчанием.

Не объяснены причины высоких значений кпд на 1-Й и 2-й передачах, достигающие 97,5-98$, несмотря на перегрузку в 250^ и понижение уровня смазки вдвое против норны.

Повидимому, это об'ясняется прочностью масляной пленки примененного сорта смазки, сравнительно небольшим удельным давлением на зубья шестерен благодаря их большой длине и пониженным уровнем смазки, ослабляющим влияние потерь на взбалтывание масла.

Получение высоких значений кпд Хейде считает наиболее важным результатом 2-й серии своих исследований, между тем, как это обстоятельство не может иметь большого практического значения.

Гораздо больший интерес представило бы суждение о прочности коробок передач в условиях испытаний с перегрузкой в 250$, однако по этому вопросу нет никаких указаний.

Далее указывается на значительное снижение температуры масла в коробке передач, несмотря на перегрузку, без приведения цифрового материала, характеризующего это снижение.

Не приведены данные об испытаниях коробок передач при нормальных нагрузках на 1-й и 2-й передачах, чем нарушается цельность всего исследования.

На некоторых графиках показаны потери мощности в зависимости от передаваемой коробкой передач мощности /(¿0*./ ; такая зависимость недостаточно характеризует потери на трение, так как потери мощности зависят также от оборотов, не давая наглядного представления о моменте трения.

Об»яснение замедления роста потерь при уве личении числа оборотов образованием каналов в вязких сортах масла и его значительное нагревание на поверхности зубьев шестерен является неубедительным и неясным. Речь идет об испытаниях без нагрузки, следовательно, вряд ли можно ожидать значительного нагревания масла между зувья ми шестерен, вызывающего заметное снижение веа личины потерь и замедление их роста при увеличе нии числа оборотов.

Образование каналов, о которых говорит Хей де, если и возможно, то только при низких темпе ратурах масла,близких к его застыванию.

При повышении оборотов неизбежен прогрев масла и исчезновение каналов, а значит я лучшее проникновение масла между эубьями яесте -рен, вызывающее выравнивание температуры масла; выдвинутое автором об'яснение причин за -медления роста потерь недостаточно обосновано. Наши исследования показали, что при увеличении «исла оборотов масло в коробке пере -дач изменяет свой уровень, перемещаясь в одну сторону картера коробки передач; вначале масло обволакивает шестерни, особенно промежуточного вала, и перемещается почти всей своей массой в сторону вращения промежуточного вала, прижимаясь к стенке картера. При дальнейшем увеличении числа оборотов наблюдается еще большее перемещение масла, вызывающее частичное оголение днища картера; это явление особенно заметно в коробках передач, у которых невелико расстояние между днищем картера и шестернями промежуточного вала*

Невидимому, масло, не успевая стекать на днище картера коробки, в меньшей мере оказывает сопротивление вращению шестерен, вызывая, таким образом, замедление роста потерь при увеличении оборотов»

В выводах по испытаниям указано, что избыток масла или его большая вязкость вызывают повышенную потерю мощности на прямой передаче, но не упоминается* что это явление имеет место и на других передачах, хотя и в меньшей мере«

Приходя к выводу о* возможности уменьшения потерь в коробках передач при использовании менее вязких сортов масел или снижении его уровня, автор ничего не говорит © том, что это может неблагоприятно отразиться на износоустойчивости коробок передач*

В заключении следует отметить, что результаты испытаний представлены не в виде систематизированного материала, а главным образом в виде разрозненных данных по эксперименту, что в работе нет никаких конкретных практических выводов„ и, что Хейде ограничивается лишь констатацией некоторых подмеченных закономерностей.

Все это сильно снижает ценность всего исследования*

В методике Квюге, применявшейся к испытаниям автомобильных коробок передач, основным недостатком, как уже упоминалось, является выбор температуры масла в качестве постоянного параметра, поддержание которой в нужных узких пределах практически невозможно при больших оборотах и нагрузках»

Применявшиеся способы охлаждения масла подачей воздуха в картер коробок передач не могут обеспечить необходимого постоянства температуры и равномерного охлаждения масла по всей массе.

Замечания по результатам испытаний:

Следует отметить, что охваченный при испытаниях диапазон оборотов й температур недостаточен; нет данных о величине позорь или значениях кпд для оборотов менее 1500 и выше 2500, а также для температур масла ниже 30°С, при которой значение кпд резко снижается»

Нет данных по значениям гидравлических потерь, по значениям вязкости масла, применявшегося при испытаниях.

Отсутствуют какие-либо данные о значении потерь в исследованных коробках передач на 1-й и 2-й передачах, между тем, как и эти сведения небеТйнтересны.

При испытаниях мотоциклетных коробок передач Кяюге применялась та же методика, но охлаждение масла в коробках осуществлялось водой. Водяное охлаждение также не может обеспечить достаточного постоянства температуры масла, осо -бенно в зоне низких температур и при больших нагрузках и оборотах.

По результатам испытаний мотоциклетных коробок передач необходимо отметить следующее:

Нет указаний о причинах изменения кпд с уменьшением передачи; то обстоятельство,но кпд на 1-й передаче больше, чем на прямой, для обоих видов испытанных коробок передач, представляет собой явление необычное и поэтому должно быть пояснено.

Необходимо произвести проверку данного яв-* яения испытаниями коробок передач при нормальном уровне масла и без масла.

В заключение приходится констатировать, во-первых, недостаточную глубину проведенных экспериментов и, во-вторых, что методики иностранных экспериментаторов имеют ряд крупных недостатков, делающих применение этих методик нецелесообразным в виду недостаточной точности результатов измерений.

С точки зрения точности измерений весьма существенную роль играет выбор схемы испытательного стенда.

Хейде и Клюге пользовались стендами, выполненными по 2-й схеме, подробно описанной на стр.5ч

Согласно указаний ХеЙде и Клюге при испытаниях автомобильных коробок передач они встретились с большими затруднениями в поглощении значительных тормозных мощностей.

Действительно, момент на вторичном валу при подведении к коробке значительных крутящих моментов становится на передачах с большим передаточным числом настолько значительным, что поглощение этого момента оказывается затруднительным, тем более, что число оборотов при этом невелико. Так, например, Хейде вынужден был в этих случаях применять в качестве редуктора вторую коробку передач, поместив ее между испытуемой коробкой и тормозом, а Кдюге должен был ограничить величину подводимых моментов,не доводя их до расчетных моментов для испытуемых коробок передач; максимальны! подводимый к коробкам передач момент равнялся 12 кгм. вместо 17 кгм., а на малых передачах этот момент приходилось еще более снижать. Все это, как указывает Клюге, заставляло пользоваться методом экстраполирования для того, чтобы привести полученные резущьтаты к нормальным условиям. Вне всякого сомнения, эти обстоятельства должны были отразиться на точности полученных результатов.

Таким образом, надо признать, что методы испытаний иностранных экспериментаторов, не обеспечивают возможной точности в измерениях кпд коробок передач. то обстоятельство побудило нас разработать новую методику испытаний коробок передач, обеспечивающую получение более точных результатов исследований.

Б, Общие вопросы методики исследования коробок передач.

Задачи исследования коробок передач.

Исследования коробок передач в зависимо -сти от конкретно поставленной задачи по своему содержание могут быть весьма разносторонними, но конечной целью исследований является нахождение оценочных параметров для сравнительной характеристики различных коробок передач и дальнейшее улучшение и развитие новых конструкций*

В качестве примера различных видов исс«е-дований коробок^ передач можно привести следующие виды исследований:

1. Нахождение потерь,

2. Определение прочности коробок передач,

3* Определение износоустойчивости и т.д.

Основной частью настоящей работы является исследование зависимости потерь и кпд коробок передач.

8тому виду исследований посвящена подробно разработанная методика, на основе которой проведена большая экспериментальная работа, дан анализ результатов испытаний и ряд практических выводов.

2* Вопросы методики исследований»

Методика исследований складывается яз следующих элементов:

I* Постановки задачи, определяющей об»ект исследований, т.е. выбора процесса или явления, подлежащего исследованию; /например, исследование износоустойчивости коробок передач в заданных условиях или нахождение зависимости кпд от гидравлических потерь и т.д./.

2* Выбора об'ек»а испытаний, т.е. выбора типа коробки передач, предназначенной для испытаний,

3» Выбора метода проведения исследований коробок передач, т.е. проведение стендовых, ходовых или комплексных испытаний.

4. Выбора аппаратуры для исследований в зависимости от поставленных задач с учетом ряда существенных факторов, влияющих на ценность результатов исследований; этими факторами являются чувствительность и точность показаний выбранной аппаратуры, надежность ее работы в различных условиях испытаний и т.д.

5. Выбора режима испытаний соответственно поставленным задачам исследований; например, при исследовании гидравлических потерь, необходимо использовать весь характерный для этого вида потерь диапазон оборотов от минимальных до максимальных для данной коробки передач.

6. Методов подготовки аппаратуры для прове- . дения испытаний и методов проведения испытаний, т.е. такого использования аппаратуры, производства замеров и т.д., которые обеспечивают получение необходимой для практических целей точности измерений. Методов обработки результатов испытаний, наглядно иллюстрирующих найденные зависимости.

8. Анализа полученных результатов.

9. Обобщения полученных результатов, производства теоретических и практических выводов на основе проведенных испытаний.

Несмотря на различия в методиках исследования коробок передач, возникающие в зависимости от поставленных задач, во всех методах имеется ряд общих положений.

В качестве примера можно привести создание необходимого режима испытаний.

Режим испытаний коробок передач обусловливается выбором: I/ нагрузки, передаваемой коробкой передач, а/ избранной для исследования передачей, 3/ заданным числом оборотов двигателя первичного вала коробки переда**/,, Допределен* ными температурными условиями масла в коробке и т.д.

Перечисленные элементы, составляющие определенный режим испытаний, могут изменяться соответственно поставленным задачам исследований: I* Выбор нагрузки.

В тех случаях, когда находится какая-либо зависимость рабочего процесса от нагрузки, необходимо обеспечить ее изменение в широких пределах от минимальной устойчивой нагрузки до максимальной, если не ставится задача фиксированной нагрузки»

Для выполнения этого требования желательно в лабораторных условиях применение в качестве источника энергии, подводимой к испытуемой коробке передач, использование электродинамометров; электродинамометры помимо возможности широкого варьирования нагрузок и оборотов обладают весьма ценным свойством - точностью измерений.

В некоторых случаях испытаний нагрузка должна отсутствовать /нулевая нагрузка/. Такой режим нагрузки используется при исследовании вопросов, связанных с нахождением гидравлических потерь»

Вопрос поддержания постоянства заданного режима нагрузки в пределах, обеспечивающих достаточную точность эксперимента, является весьма существенным и, как это видно из настоящей работы, связав со значительными трудностями,

2* Выбор передачи.

Выбор передачи также увязывается с поставленными задачами» Очевидно, что все исследования при невозможности проведения опытов на всех передачах, должны производиться на передачах, наиболее употребительных для данного типа автомобиля и его коробок передач.

Ее«и коробки передач 3-х ступенчатые, то кроме исследований, которые целесообразно выполнять на прямой передаче /нахождение гидравлических потерь/, необходимо проведение испытаний на 2й передаче; при 4-х ступенчатой коробки передач--на 3-й и 2-й; при 5-ти ступенчатой - на 3-й п 5-й передачах*

3* Выбор оборотов.

Для выбора числа оборотов надо исходить, по возможности, из охвата большего диапазона изменения оборотов, так как это обеспечит наиболее достоверное отображение искомых зависимостей от оборотов. Однако, для современных коробок не-редач диапазон оборотов перв«£&- вала находится практически в пределах от 500 до 3000-3500 об/мин, и редко больше; по этой причине вполне возможно воспользоваться следующими режимами оборотов: 500, 1000 и т.д. до максимально шс-пользуемнх оборотов двигателя, с интервалами по 500 оборотов.

Надо иметь ввиду, что обычно резкое изменение различных зависимостей наблюдается в начале нарастания оборотов, а сверх 2000 об/мин» изменение зависимостей от оборотов протекает не так резко; это дает возможность для сокращения об* ема и времени опытов сверх 2000 оборотов увеличить интервал оборотов до 1000 об/мин.

4« Выбор температурного режима масла.

Температура масла сильно влияет на изменение вязкости, а последнее обстоятельство на величину потерь. Уменьшение вязкости масла вследствие повышения температуры может неблагоприят* но сказаться на смазывающих свойствах масла и, следовательно, на износоустойчивости коробок передач.

Вопрос оптимальной температуры масла в коробках передач является очень существенным и в тоже время не установленным.

Выше были перечислены некоторые общие по* ложения по методам испытаний, однако, имеется и ряд различий, свойственных специфике поставленных задач исследований*

Различие состоит в способах проведения опытов, подборе аппаратуры, подборе соответствующих режимов испытаний и т.д.

Например: если поставить задачей проведение у-поверочного испытания коробки передач после ремонта, то методика такого вида испытания должна иметь свои особенности, отличающие ее от методики испытаний коробок передач новых образцов или от методики испытаний, преследующих научно-иес-ледовательские цели.

Действительно, задачи поверочных испытаний могут ограничиться:

X. проверкой правильности сборки и легкости переключения передач,

2. приработкой деталей коробок после частичной замены новыми иди отремонтированными деталями.

Такие испытания должны проводиться под нагрузками; только в этои случае можно иметь суждение о качестве проведенного ремонта и иметь гарантию в последующей нормальной работе отремонтированных коробок передач.

Испытания без нагрузки /как зто чаще всего практикуется/ с проверкой на "шум" не решают поставленных задач и могут дать суждение только об отсутствии грубых дефектов в сборке и ремонте коробок передач, ,

Испытания коробок передач новых образцов ставят своей задачей выяснение множества конструктивных и зксплоатационных качеств коробок передач прежде, чем новый образец может быть допущен к серийному производству.

Естественно, что методика,пригодная для такого рода испытаний, должна быть гораздо полней и разностороннее, чем для целей поверочных испытаний коробок передач.

Такая методика должна обеспечивать получение исчерпывающей оценки коробок передач по основным параметрам с целью установления соответствия нового образца коробок передач с заданными техническими условиями.

Научно-исследовательские испытания, кроме выяснения качеств коробки передач, ставят своей задачей углубленное исследование рабочих процессов, происходящих в коробках; этот вид исследований должен служить нахождению зависимостей рабочих процессов в коробках от различных конструктивных, производственных я эксплоатационных факторов, а также способствовать раскрытию физических явлений рабочих процессов в коробках и выяснению возможностей направления этих процессов в выгодную для практических целей сторону.

I/ Краткое изложение методов различных видов исследования коробок передач,

2. Методика исследований коробок передач на прочность.

Задачей этих исследований является выявление наиболее слабых мест /деталей/ коробок передач с §очки зрения их механической прочности.

В соответствии с поставленной задачей испытания коробок передач целесообразно проводить под полной нагрузкой на непрямых передачах.

При полных нагрузках могут выявиться такие дефекты коробок передач, которые в других условиях не могли бы быть обнаружены.

Различаются два вида испытания на прочность:

I/ испытания в статическом состоянии, испытания при работающих коробках передач.

Методика испытаний коробок передач в статическоп состоянии состоит в следующем: вторичный вал и картер коробок передач закрепляются неподвижно; к первичному валу /обычно через редуктор/ подводится такой крутящий момент, который приводит к разрушению коробок передач, скручиванию валов, поломке зубьев шестерен, трещинам картера и т.д. Замер разрушающего момента производится динамометром на балансирном корпусе ведущего электромотора.

В процессе нагружения коробок передач целесообразно осуществлять замер деформации картера в различных точках, прогиба валов, нарушения правильности зацепления и т.д.

Методика испытаний коробок передач при работе*

Режим испытаний: к коробкам передач подводится максимальный момент двигателя при соответствующих ему оборотах.

Смазка коробок передач производится маслами, рекомендуемыми заводами; температурный режим смазки должен приближаться к реальным условиям работы коробок передач в условиях форсированного режима.

По данным испытаний в этих условиях работы коробок передач температура масла обычно находится в пределах от 80 до 150°С., следователь но, избранная температура должна находиться в этих пределах.

Момент окончания испытания определяется появлением шума и стука в коробке передач, которые свидетельствуют о происшедшей поломке, требущщей прекращения дальнейшего проведения испытаний,

В результате испытаний на прочность по опн там, проведенным с коробками передач автомобиля М-1, на второй передаче имели место поломки зубьев шестерен 2-й передачи на промежуточном и вторичном валах.

Zш Методика исследования коробок передач на износ*

Исследования коробок передач со стороны их износоустойчивости являются одним из самых важных исследований, дающих возможность произвести оценку долговечности коробок передач.

8ти исследования отличаются разносторонностью содержания и методов производства испытаний.

Задачи испытаний коробок передач на износ могут ставиться в зависимости от большого количества различных конструктивных, производственных и эксплоатационных факторов.

Исследованию каждой из причин износа коробок передач должна соответствовать своя к?етодика испытания коробок передач с целью выявления той специфики протекания исследуемого процесса, которая должна наиболее полно отразить решение поставленной задачи.

В средних условиях эксплоатации автомобиля используется обычно 30-40$ мощности при средней скорости движения. Очевидно, что испытания на износ должны осуществляться в соответствии с этими условиями.

Испытания коробок передач на износ могут 1 проводиться как коробок передач всборе.так и их отдельных механизмов и деталей; например,испытания отдельных пар шестерен, подшипников и т.д.

Ниже дается краткий перечень главнейших зависимостей износа в коробках передач. а/ Зависимости износа от конструктивных факторов:

I/ от типа шестерен, 2/ от удельного давления, 3/ от профиля зуба, 4/ недостаточной жесткости конструкции, о/ принятых допусков, С/ метода переключения /с синхронизатором или без него/, '?/ габаритов деталей и т.д. б/ Зависимости износа от производственных факторов: I/ от выбора материалов, 2/ качества механической обработки, 3/ термической обработки,

4/ точности изяотовленмя ш т.д. в/ Зависимости износа от эксплоатационных факторов:

I/ от характера дорожных условий; а/ движения по шоссе или тяжелому проселку, б/ профиля местности, в/ городского или загородного движения, г/ загруженности машины и т.д. Йеречисленные факторы влияют на частоту переключения, на величину передаваемого момента и этим оказывают влияние на степень износа. 2/ От качества, сроков смены и температуры смазки,

В процессе проведения испытаний коробок передач на прочность неизбежно происходит износ коробок передач; несмотря на то* что износ в данных условиях работы коробок передач не отражает реальных длительных эксплоатационных условий, все же контроль степени износа в этих условиях представляет большой практический интерес.

При использовании серийных коробок передач на машинах специального назначения вполне вероятны длительные нагрузки коробок моментами близкими к максимальным моментам.

В процессе проведения контрольных испытаний необходимо проводить ряд наблюдений:

I» За изменением потерь на трение в коробках передач, свидетельствующего о процессе приработки, а^следовательно, и износе трущихся поверхностей зубьев шестерен и подшипников. тот контроль может осуществляться в процессе проведения испытаний при условии балансир-ной подвески коробок передач.

2. За износом коробок передач. Контроль износа коробок передач может производиться двумя методами, а/ в процессе проведения испытания - методом нахождения количества железа, выделяющегося в масло в результате работы трения в коробке передач. тот метод не требует остановки работающего стенда и поэтому имеет ряд достоинств наряду с некотррыми недостатками. б/ методом микрометрования основных деталей коробок передач. Микрометирование желательно про^ водить не менее трех раз: до начала испытаний, в процессе испытания и после окончания испытаний.

Промежуточный микрометраж имеет некоторые недостатки, заключающиеся в приостановке испытания и в разборке коробок, а также в том, что несмотря на всевозможные мероприятия /в частности пометка деталей электрографом/ при разборке и сборке неизбежно нарушение взаимного расположения деталей, плотностей посадок подшипников и т.п. Все это вызывает некоторое нарушение в протекании установившегося процесса износа.

3. Методика испытаний коробок передач для выбора сорта смазки. Выбор сорта масла, удовлетворяющего требованию минимальных потерь и минимальных износов коробок передач не решен и, как имеющий большое практическое значение, должен быть предметом самостоятельных исследований.

Задачи проведения этого вида испытаний чрезвычайно обширны и в основе сводятся к испытаниям различных еортов смазок с точки зрения: а/ износоустойчивости коробок передач, б/ возможности уменьшения гидравлических по терь при использовании менее вязких, чем обычно сортов смазки при сохранении достаточной износо устойчивости коробок, в/ исследования влияния на износ повышения температуры смазки, как средства уменьшения гидравлических потерь, г/ а также к проведению перечисленных испытаний на тех же сортах смазки, но с различными присадками»

Испытания по выбору сорта смазки должны проводиться при различных нагрузках, оборотах, температурах масла, на различных передачах; такие испытания должны быть проведены на большом числе коробок передач различных типов и конструкций.

Результаты стендовых испытаний должны быть проверены и подтверждены широко поставленными ходовыми испытаниями.

4. Бесшумность в работе.

К современным автомобильным коробкам передач пред*являются серьезные технические требования, которым они должны удовлетворять; одним из этих требований является бесшумность коробок передач в работе.

Для оценки коробок передач с этой точки зрения также должны производиться соответствующие исследования.

Методика таких исследований коробок передач, естественно, имеет определенную направленность, обусловленную поставленными задачами.

Щумность коробок передач зависит от множества различных факторов, которые подлежат исследованию и анализу; например, исследование влияния на шум: X/ формы зубьев шестерен, 2/ профиля зубьев шестерен, Ъ/ качества изготовления и окончательной отделки, V жесткости всей системы коробок передач, 5/ величины допускаемых зазоров, б/ числа передач с постоянным зацеплением, 7/ вязкости масла, а также количества масла в коробках передач, 8/ числа оборотов и т.д.

5* Легкость управления.

Современные коробки для легкости и бесшумности переключения передач снабжаются синхронизаторами; исследование легкости переключения передач сводится главным образом к исследованию работы механизма синхронизаторов.

Вопросы исследования механизмов управления коробок передач, также имеют существенное значение, так как нарушение в работе этих механизмов вызывает нарушение полноты включения, возможности выключения передачи на ходу и т.д. б. Оценка рациональности конструкций коробок передач, их изготовления, габаритов и веса, оценка коробок передач с точки зрения доступности и простоты обслуживания и ремонта также являются существенными элементами всесторонних исследований.

Вти исследования осуществляются тщательным анализом и сопоставлением различных конструкций коробок передач и данными эксплоа-тации и ремонта.

Из приведенных выше соображений по вопрор Рим Г' V еиЛ, . сам обширной тематики исследований коробок передач и многообразия, используемых при этих исследованиях методов, видно, что всесторонние испытания коробок передач являются большой научно-исследовательской работой; вше упоминалось, что некоторые виду исследований, как например, исследование влияния различных смазок на. износоустойчивость коробок передач и др. должны быть предметом самостоятельных исследований. г. Настоящая работа посвящена решению более узкой задачи - исследованию зависимости потерь и кпд в автомобильных коробках передач.от различных эксплоатаиионных факторов и разработке методики, обеспечивающей получение результатов исследований с необходимой для практических целей точностью.

Оценка кпд коробок передач, как одного из механизмов трансмиссии автомобиля, является весьма существенной.

I/ кпд характеризует собой ряд конструктивных, производственных и эксплоатапионшх качеств коробок передач.

2/ Величина кпд коробки передач оказывает существенное влияние на кпд всей трансмиссии; действительно, если принять значение кпд главной передачи неизменным и равным 95$, то при изменении кпд коробки /по данным наших исследований/ в пределах от 92 до 98%, кпд всей трансмиссии должен изменяться соответственно от 87,5 до 93$.

При наличии дополнительных коробок передач /раздаточные коробки и демультипликатор*/ кпд этих механизмов также должны вказывать влияние на кпд всей трансмиссии, значительно понижая его.

Несмотря на то, что значения кпд современных коробок передач автомобилей достаточно высоки и, что на первый взгляд кажется маю существенным и трудным дальнейшее повышение кпд, наши исследования показали возможность использования своего рода "резерва" для повышения кпд. Этим резервом являются гидравлические потери в коробках, зависящие от вязкости и температуры масла.

По данным исследований установление, что например, при скорости движения автомобиля М-1 по шоссе на прямой передаче около 50 км/ч. и температуре масла "Яигрол-Т; равной 20°С, кпд коробки равен приблизительно 93$, а при температуре масла 70°с-равен 98$.

Такое изменение кпд коробки должно найти соответствующее отражение в изменении кпд всей трансмиссии.

Помимо этого, исследования кпд коробок передач должны найти применение на заводах изготовителях, при выпуске новых моделей коробок передач в серийное производство и еще большее применение на авторемонтных заводах, где значение кпд должно быть одним из основных критериев качества ремонта коробок передач.

По приведенным примерам можно судить о целесообразности исследований кпд и о том, что вопросам исследований кпд должно быть выделено надлежащее место во всем комплексе многообразных исследований коробок передач. ьетодлка наследована коробол лере.л!ч« ые*одь: исследования потерь в jcop -бках передач, опубллоованные в лпостракной литературе, обладают существенными недостатками и не обеспечивают по ряду причин возможной точности измерений.

Новая методика ставит своей задачей обеспечить наибольшую.достоверность результатов исследований потерь в коробках передач.

С этой целью необходимо: I/ на основе анализа и опенки точности измерений, осуществляемых при различных схемах испытатеаышх стендов, про из вести выбор схему, которая мотет обеспечить большую точность изнерен:# потесь в коробках передач,

W А- * #

J разработать методику использования аппаратуры, дающую возможность надлежащего учета погрешностей при измерениях, 3/ воспользоваться гакой зависимостью изменения потерь в коробках передач, которая при достаточной простоте эксперимента, обе сне чила бы точное отображение этой зависимости. Например» метод нахождения потерь в зависимости от оборотов упрощает проведение опытов и дает возмож ность получения более достоверных результатов,чем более сложный метод нахождения потерь в зависимости от количества выделяемого тепла при работе ко робок передач; однако и этот кет од не лв<тяг *сл лу гпик: решением вопроса.

I. Выбор схемы испытательного стенда с точки зрения точности получаемых результатов измерений.

Анализ рассматриваемых схем показывает,что при одинаковой точности измерений крутящих моментов .точность результатов измерений для различных схем неодинакова.

Ото обстоятельство связано с "природой* самих схем, т.е. с методами замеров потерь в коробках передач, обусловленными особенностями каждой схемы.

Три рассматриваемые няяге схемы, создают принципиально различные методы измерения потерь.

При анализе схем сделано допущение, что измерения при всех рассматриваемых схемах производятся с точностью + 1%,

СШшА 1-я

Испытуемая коробка передач укреплена неподвижно. Ведущий двигатель и тормозное устройство имеют балансирную подвеску, рис. I

Мг

ГТ / Мз

Мп '

Рис. I • нятые обозначения • •

4 = тормозной м омент;

1 = подводимый' момент;

И = передаточное число в коробке передач;

М = момент, на картере коробки передач,, при * условии отсутствия потерь;

М„ = момент,характеризующий потери в коробке передач;

М* = момент /результирующий/на картере коробки передач.

Моменты М„ и М„ связаны с моментом Мп равенством

М^ = М^ - М„ /I/.

Момент воспринимается неподвижным креплением коробки передач.

Моменты сил, действующие в.коробке передач,

Рис. 2.

Шв и Ы„ - реактивные моменты на картере копобки передач.

Под действием момента•М, со стороны первич ного вала возникает реактивный момент Мл »уравновешивающий картер коробки передач и действующий в противоположную сторону по отношению к моменту М4 ; момент М^ численно равен моменту М, при условии, что потери трения в коробке передач отсутствуют: N

Со стороны вторичного вала под действием момента М3 возникает реактивный момент , уравновешивающий картер коробки передач и действующий в противоположную сторону по отношению к моменту ♦ Момент^ численно равен моменту М5 при условии, что потери трения в коробке отсутству-ют: ■ ¡у

Таким образом, при передаче усилия коробкой передач возникают со стороны первичного и вторичного валов два действующих на картер коробки реактивных моментов и М^ »различных по величине и направлению.

Результирующий реактивный момент на картере коробки передач при условии отсутствия потерь: (У)

Если , то действует в направлении и/1/,

Подставляя в это уравнение значения реактивных моментов из уравнений 2 и В, получим:

Не*?*,: /у

Подставляя в уравнение 5 значение тормозного момента М3 = /при условии отсутствия потерь в коробке/ получим, что /бу

Рассмотрим реактивный момент и^ в различных случаях работы коробок передач при условии, что потери трения в коробке передач отсутствуют:

I/ -Г ¿С'<-2;

В этом случае из уравнения б видно, что^/^ « направлен в сторону Н, г/

В этом случае % ~А и направлен в сторонуЛ 3/

В этом случае Мк*о. 4/

В этом случае я*.*-0 ,что указывает на изменение напыления реактивного момента II«- ; это имеет место при установке повышающей скорость передачи* В реальных условиях работы коробки передач действуют силы трения между зубьями шестерен, в подшипниках, а также силы сопротивления взбалтыванию масла /гидравлические потери/, ©ти силы направлены в противоположную сторону по отношению к подводимому моменту. Они создают некоторый момент М„ , который должен быть учтен при рассмотрении моментов сил, действующих в коробке передач.

Условия равновесия всей системы, рис. I.

Результирующий момент, действующий на корпус коробки М^ = ик Щ, тогда уравнение 7

Необходимо иметь в виду знакопеременность величины М^ | в зависимости от установленной в коробке передачи.

При данной конструкции стенда рис. I непосред ственным замером находятся только величины подводи мого М,' и тормозного Мз моментов, зная, которые,, легко найти кпд и величину потерь мощности в коробке передач; ь А^*. (в) I ^ м,^, и * ** '

Потери мощности находятся из следующих уравнений: - Иь -//, . о.

IV примет вид: о,

Нахождение кпд и потерь в коробке передач.

1/3)

5г подводимая мощность равна Ж и'хводшая мощность равна: з Шо 3

Если в коробке передан установлена прямая передача, , то П, -V) ; в этом случае уравнение 16 примет вид: * 77^ • *//У,

Оценка схемы с точки зрения точности поручаемых результатов.

При принятой точности измерений +1% , ошибка в нахождении кпд находится в пределах приблизительно + '¿"/о.

Действительно, если п - 9 то

О/*- лПО

V1*

По данным испытаний, на ходовых режимах рабо-.'ы коробок передач, потери обычно не превышают 10$, поэтому значение кпд должно сыть не ни-е т.е.

При кпд = 90$:

1 = 1,0^ . и, У = О, У1 о; У' = 91,6$; 0,98 • 0,9 * 0,862, ¡" = таким образом,изменение значения кпд находится и пределах * 1,8/6.

При увеличении значения кпд ошибка возрастает /например, если бы кпд равнялся единице, то • значение кпд находилось в пределах + Ъ90$/ и, на--оборот, при понижении кпд предел ошибки сужается.

Недостаток рассматриваемом схемы заключается в том, что: I/ даже небольшая неточность в измерениях больших значений моментов ¡й, и & мо^ет привести к грубым ошибкам в нахождении кпд, гак как значения этих моментов мало отличаются друг ог друга, в особенности на прямо* передаче; 2/ что неточности в измерениях неизбежных, иногда неучитываемых, потерь кг. аеп •:«: о механизмах стенда, могут оказаться близкими к значенном потерь в коробке передач и неблагоприятно пав гиять .г /'.п.-и с т' о разу'' и х-':. о и .

Нахождение потерь в коробке Передай в качестве раапоста подводимого и отводимого , о.еатов ;:а-руша ет обм.;ее правило изг. еритеявпо" техники, заключающееся в том, что малую величину /потерь/ следует находить непосредственным измерением, а не в качестве разности двух больших величин, значения которых могут быть измерены приближенно.

Благодаря недостаточной точности получаемых результатов, стенд, выполненный по рассматриваемой схеме,может быть использован только для целей обкатки коробок передач или их испытании на прочность .

Испытуемая коробка передач нм.еет балансирную подвеску. Ведущий двигатель или тормозное устройство также имеет бг. лапе ирную подвеску, рис. 3.

Принятые обозначения те же, что на рис. I

Из схемы стенда видно, что на балансирной раме измеряется реактивный момент М^

Подводимый или тормозной момент измеряется со стороны ведущего или тормозного устройства в зависимости от того, какое из них имеет балансир ную подьеску.

СХЕМ 2-я

Рис. 3

Уравнение 9 для нахождения кпд применительно к данной схеме, должно быть видоизменено, поскольку на баланеирной раме измеряется момент М„ . Из условий равновесия системы /рис.3/

19/

Подставим в уравнение. 9 значение М = М - М + М. из уравнения 19; тогда по луч ж:

Г) Из Мх

Г (/У,-* /20/

Данное уравнение используется, когда балансирно подвешено тормозное устройство. Разность моментов Мп -' М„ определяется непосредственно на баяансирной раме коробки передач Подставим в уравнение 9 значение

М.= М, + М^ - 14 из уравнения 19; тогда

1—' /21/

Данное уравнение используется, когда балансир-но подвешен ведущий двигатель. Так как результирующий момент М„ = М^ - М„ то уравнение примет вид: й- и' + м* - 4 М* ( <- * /V и

Рассмотрим величину момента М„ ; момент М» , представляя разность двух моментов, действующих на корпус коробки передач, может иметь различный знак в зависимости от установленной в коробке передачи.

Подставляя в уравнение I значение М* из уравнения б, имеем: М^ = М, ■ (С -1) - Шп ■

Исследуем это уравнение в зависимости от изменения передаточного числа в коробке передач:

I и?*

В этом случае момент М, /на второй ступени в коробке передач/ бощыве момента Н* , вследствие чего момент » будучи меньше момента М, , все же является величиной положительной и направлен в сторону момента и, . Далее во всех случаях увеличения передаточного числа результирующий реактивный момент М^ .становясь по величине больше подводимого момента М, , сохраняет свое направление в сторону и,,

2. О*/ ^-К--*« ■

В этом случае результирующий момент Мг равен по величине моментам механического и гидродинамического трения в коробках передач без нагрузки. Естественно, ««о этот момент М* направлен навстречу подводимому моменту М^ .

Например: Ск =0,8.

В этом случае и направлен навстречу подводимому моменту М, , что указывает на изменение направления реактивного момента М* »действующего на корпус коробки передач. 8то происходит при установке в коробке передач, ускоряющей передачи.

Таким образом, реактивный момент М* на всех передачах, кроме ускоряющей, действует на корпус коробки передач в направлении подводимого момента, и уравнение 21 для определения кпд в связи с этим должно быть выражено следующим образом: а.) Для передач, повы 1 /У*

1 м»

М, <-' " М, с ' шающих усилия. хУ для всех передач, повышающих скороеть.

Ксля С = то, согласно предыдущего, Н„ - -подставляя значение в уравнение 2В имеем: у, л^к, ± ; А 5-у Для прямой /У, передачи;

1 Т I

Нахождение потерь мощности. При данной конструкции стенда определение потерь мощности на прямой передаче осуществляется непосредственным измерением момента трения в коробке передач на балансирной раме.

Нахождение потерь на всех передачах осуществляется по уравнению мощность # находится по уравнению 14.

Оценка схемы с точки зрения точности получаемых результатов.

При точности измерений + 1% изменение второго члена уравнения "23" происходит в пределах ± 2$; это изменение в меньшей мере скажется на изменении значения кпд, чем в первой схеме; действительно: I), ■

I (а 0,оОм, с ' ( с 0,98 М^ ' ' с /, о/М1С С Цс '

Из уравнения 23 видно, что первый член -^-составляет при обычных передаточных числах коробки передач от 2 до 7, величину от 0,5 до 0,14, следовательно, вторая часть уравнения является дополнением до числа, меньшего единицы, так как ^^ м

При кпд,равном 0,907второй член ^-г- расчетного уравнения 23 может изменяться в пределах от 0,40 до 0,?6.

I/ Если = 0,40 при l = 2, то I " — - + 0,40 = 0,5 + 0,4080 = 0,9080 и-с I' = 90,80%

- 1 + 0,98.0,40 = 0,5+0,3920 =

2 =0,89¿

Изменение значения кпд находится в пределах + 0,о/4 2/ Ес ли - 0,70 при с - 7, то

14+1,02. С,76 = 0,14+0,7752 - 0,9152 u^i ^ - 91,52^

Ч" - 0,14+0,9ъ. 0,76 = 0,14+0,7748 - 0,6848 = оо, 48/1. г)'»

Изменение значения кпд находится в пределах + 1,

Таким образом, при принятой точности измерений + 1/4. и кпд, равном и,9, ошибка в измерении кпд по 2-й схеме пр ктмчески находится в более узких пределах, чем при измерениях но перьо" схеме: возможная ошибка находится в пределах от +0,8 до

СХЕМ о-я

Рас с да т р тв, е г/ая схек& пред ю^ена академиком Е.А.Чудакоаык. Две испытуемые коробка передач ¡/оптируются на балансирной раме вторичными валами навстречу, Ведущий двигатель или тормозное устройство те юте монтируется баланслрпо.

Р .ГЛС . Ч: .

Принятые обозначения: л, - подводимый момент к 1-й коробке передач. ып - момент потерь б 1-1* коробке перед?ч.

Ц - момент на картере коробки пои ус -то в ли отсутствия потерь. к*. - тормозной мо!-, ент, действующий па вторичном валу 1-й коробки передач.

- момент,подводимый ко второ" коробк е передач. м' - момент потерь во 2-й коробке'передач.

- момент на картере 2-й коробки передач, при условии отсутствия потерь М3 - тормозной момент

Ы„ - момент на балансирной раме системы двух коробок передач.

Момент М, - М3 , при условии отсутствия потерь в опорах балансирной рамы.

Испытания проводятся на одноименных передачах в обеих коробках: в этом случае угловые скорости первичных валов в обеих коробках равны, т.е. = ^ ; таким образом момент является моментом, характеризующим потери в системе двух коробок передач и находится непосред ственным измерением на балансирной раме стенда.

Из условий равновесия системы двух коробок передач имеем: откуда ;

Моменты, действующие в первой коробке передач, могут быть выражены следующим образом: йз уъпъъШ равновесия 1-й коробки передач: г?)

Момент Мц в 1-й коробке передач выразится следующим уравнением: для прямой передачи; на передачах.

Тормозной момент на вторичном валике 1-й коробки передач: ;

Реактивный момент на корпусе 1-й коробки передач выражается следующим уравнением:

Момент, действующий на балансирном корпусе 1-й коробки передач, равен

Если в коробке передач установлена прямая передач, то величина М а » О я

Мд - - йП( »т.е. кн равен моменту треимя ь мае'Те п в механизг.^ах носочки передач, -сап в случае работы коробки без нагрузки; знак минус указывает направление действия момента. ь.я .

Аналогично предыдущему, могут быть ььранены моменты во второй коробке передач.

Подсчет кпд при данном схеме осуществляется по уравнению: М> . MrtU, , М^ , {Ьа)

Г Л ' м, V, '

Оценка схемы стенда с .очки зрения точности получаемых результатов.

При тех "словиях испытаний, как при 1-й и 2-й схемах /точность изменен.'?" + 1$, кпд - О, ш значение второго члена уравнения /¿¿б/ не превышает 0,2; возможная ошибка в измерении второго члена уравнения 26 составит +0,004; действитель но,

7 - 4~ ■ М If - 4.-0,ci-ht>tffj.0,2 ;

Lv otwjM, lL 1 (; 1 J ' ,4-4,ot.Otx*0tmi (it) ^ ¿9, 6%. т.е. изменение кпд системы находится в лах t 0,4$.

- р и е

Одним из недостатков рэссьа-згриваеио? схемы является неизвестность распределения потерь по отдельным коробкам передач.

Поэтому, при нахождении кпд приходится допустить, что или потери в обеих коробках или кпд, равны между собо*.

Если потери в коробках передач равны,

Уравнение 26 для нахождение кпд одно" коробки передач примет вид: то

Щ 1-й коробки: и передач:

Если кпд равны, то

1> денном случае точность иогьреним увеличивается ьа счет боль«ьго сучения пределов возмогло:. ошибки:

-- ¡/Ут - 4 , Д - 89, ziZ *[[ = fo^m q $9а> tfl = 89/ т.е. кпд корибли находи-х'ся о предел?х f Q^nsg ;*ли, округляя + 0,2%.

Указанная точность иы-еренил и^еет Место' при любых передачах.

Основными достоинствами схемы является возможность непосредственного измерения потерь ь ко poün¿*x на балансирной рет.

Охо обеспьчивает весьма высокую точность рСЗ у Я biU 7 и U F / tí р О H И V. .

Эта схема является наиболее совершенной из известных схем испытательных стендов, работающих по принципу поглощения подводимой к коробкам передач энергии.

Стенд, выполненный по данной схеме, может быть использован для производства разносторонних лабораторных исследований коробок передач с высокой точностью измерений.

ВЫВОДИ:

Анализ,рассматриваемых схем, показывает,что при одинаковой точности измерений крутящих моментов /+ 1% и кпд принятым равным 0,9/, точность из мерений кпд для различных схем неодинакова. Действительно, для 1-й схемы возможная ошибка находится приблизи тельно в пределах - + Z%% для 2-И схемы возможная ошибка находится в пределах - + 0,8 до + 1,5%; для 3-Й схемы возможная ошибка находится в пределах всего лишь £ 0,2$ /на всех передачах/.

Это обстоятельство, как уже выяснено,связано с "природой" самих схем - с различными методами производства замеров потерь в коробках передач.

Однако в реальных условиях стендовых испытаний необходимо знать действительную точность изме рений, которая может быть достигнута, а не принятую условно.

С этой целью нами разработана методика исследования аппаратуры стендов, учитывающая особенности "поведения" стендов в процессе испытания и. обеспечивающая правильную оценку относительной точности полученных результатов измерений.

Этому вопросу посвящен следующий раздел работы.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Пицхелаури, М. М.

выводы .по гглгг'?* к а. износ шестерен за. 13 часов р'-'гн при полнот, подводимом о в Г? кгм. и 1500 об/гш надо признать незначительным. Обнаружен.яюс шестерсп ■ ледует .ср - :те-ризовать. скорее. - нес . , . ^ ' : п. шее.,, .п; это находит подтвержден :е в п --.^тельной стабилизации величины кпд в течение двух последних часов работы коробок передач. л

Выше указыв?лось,что третьего этапа в работе шестерен не удалось достигнуть по причине поломки зубьев; вероятно, если бы не произошла поломка, то еще в течение ряд* часов величина кпд оставалась бы неизменной и только после значительного износа планированного ело, .мчалось бы п-:.- .т.е кпд и значительное выделение металла в ; ело коробки.

При осмотре зубьев не .• у"ено значительного износа па поверхностях о'5еих зацепленных гее стерен; последнее обстоятельство свидетельствует о высоком качестве используемого материала и надлежащей термической о "/•• ■ :е поверхности зубьев.

2. Пх-стерни коробок передач автомобиля обладают большой износоустойчивостью и передача через них в течение длительного времени даже мак симальных нагрузок не вызывает преждевременного, значительного износа.

Вт о заключение справедливо для всех трех ко робок передач, вышедших из строя, вследствие поломок.

3. Передача Максимальных нагрузок представляет для коробок л./редач большую опт, ость е точ ки зрения прочности, чем с точкй зрения -чрезмерного износа.

Последнее обстоятельство необходимо иметь ввиду, особенно при использовании коробок. передач на специальных машинах.

4. В заключение следует заметить, что для полноты исследования степени износа коробок передач, необходимо было проведение микрометража коробок передач до и после испытаний; однако, по ряду причин нам не удалось осуществить это мероприятие по отношению к коробкам передач автомобиля М-1.