5.Transmisia autovehiculelor

Tractoare,automobile si sisteme de propulsie

Cap.5 Transmisia autovehiculelor Prof.dr.ing.D.Cozma Facultatea de mecanica Iasi

5.Transmisia autovehiculelor

5.1.Cutii de viteze



Cutia de viteze este al doilea organ al transmisiei automobilului, in sensul de transmitere a miscarii de la motor, avind urmatoarele functii:

• Permite modificarea fortei de tractiune in functie de variatia rezistentelor la inaintare • Permite mersul inapoi al automobilului, fara a inversa sensul de rotatie a motorului • Realizeaza intreruperea indelungata a legaturilor dintre motor si restul transmisiei in cazul

in care automobilul sta pe loc cu motorul in functiune Cutia de viteze a unui automobil trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

• Sa asigure calitati dinamice si economice bune • Sa prezinte siguranta in timpul functionarii • Sa prezinte o constructie simpla, rezistenta si sa fie usor de manevrat • Sa prezinte o functionare fara zgomot si sa aiba un randament cit mai ridicat • Sa aiba o rezistenta mare la uzura • Sa fie usor de intretinut

Partile componente ale cutiei de viteze

Cutia de viteze, indiferent de numarul treptelor,se compune din: • Mecanismul reductor sau cutia de viteza propriu-zisa • Mecanismul de comanda cu dispozitivele de fixare si zavorire a treptelor

Mecanismul reductor

Mecanismul reductor are rolul de a transmite momentul motor si de a modifica raportul de transmitere. In general un mecanism reductor se compune din trei arbori: primar, intermediar si secundar si un carter. Transmiterea momentului motor intre cei trei arbori se face cu ajutorul mai multor perechi de roti dintate. Cutiile de viteze cu doi arbori, deoarece intrarea şi ieşirea fluxului de putere se face pe aceeaşi parte, sunt utilizate la autoturisme organizate după soluţia “totul faţă” sau “totul spate”. În cazul rapoartelor mari de transmitere în prima treaptă, când se obţine o distanţă mare între axe determinând dimensiuni mari de gabarit pentru carterul cutiei de viteze şi a automobilelor organizate după soluţia motor faţă punte motoare spate, se folosesc cutii de viteze cu trei arbori. La o cutie de viteze cu trei arbori arborele primar, care este in general si arborele ambreajului primeste miscarea de la motor prin intermediul ambreiajului. In prelungirea lui se gaseste arborele secundar, care transmite miscarea la transmisia longitudinala, fiind prevazut cu caneluri pe care pot culisa unele roti dintate si mansonul. Arborele intermediar este asezat paralel cu arborele secundar, pe el fiind fixate alte roti dintate. In general, rotile dintate de diametru mai mic sint executate impreuna cu arborele, iar cele de diametru mai mare sint fixate prin pana. Roata doi de pe arborele intermediar este angrenata permanent cu roata 1 al arborelui primar, astfel ca arborele intermediar se va roti tot timpul cat motorul va fi in functiune si ambreiajul este cuplat. Cind motorul functioneaza, dar automobilul sta pe loc, miscarea se transmite de la arborele primar la arborele intermediar, arborele secundar fiind liber, adica rotile de pe el nu angreneaza cu nici una dintre rotile corespunzatoare de pe arborele intermediar.In aceasta situatie cutia de viteze se afla in pozitie neutra(punct mort). Diversele trepte ale cutie de viteze se obtin prin deplasarea pe arborele secundar a blocului de roti dintate sau al mansonului.In felul acesta miscarea se poate transmite de la arborele intermediar la arborele secundar prin unele perechi de roti dintate.



Cutia de viteze cu trei arbori da posibilitatea obtinerii treptei de priza directa prin cuplarea directa a arborelui primar cu cel secundar cu ajutorul mansonului.In aceasta treapta,cutia de viteze functioneaza aproape fara zgomot si cu un randament ridicat.



Cutii de viteze cu trei arbori de la tractoare

O cutie de viteze cu doi arbori şi patru trepte de mers înainte se prezintă în figura următoare. De la arboreal condos 1 al ambreiajului, fluxul de putere se transmite arborelui primar 2 al cutiei de viteze.Pe acesta, făcând corp comun, sunt roţile dinţate cu dantură înclinată 4,5,6,8 aflate permanent în angrenare cu roţile libere 9,10,11,13 de pe arboreal secundar 3, formândperechile de roţi dinţate pentru realizarea celor patru rapoarte de transmitere de mers înainte. Roţile dinţate 7 şi 12 participă la realizarea treptei de mers înapoi. Treptele de mers înainte se obţin prin solidarizarea uneia din perechile de roţi dinţate cu ajutorul elementelor de cuplare 14 şi 15 de arboreal secundar.



Cutie de viteze DACIA

Cutie de viteze PEUGEOT

Solutii constructive de cuplare a treptelor Cuplarea treptelor se poate obtine prin: Roti dintate cu deplasare axiala (culisante) Roti dintate angrenate permanent si mansoane de cuplare simple Roti dintate angrenate si sincronizatoare

OBS. Se intocmeste schita pe baza explicatiilor de mai jos



Cuplarea treptelor prin roti dintate cu deplasare axiala.

Rotile dintate 2 si 4, din figura sunt fixe pe arborele P, iar blocul rotilor dintate 1-3 se poate deplasa axial pe arborele secundar S prevazut cu caneluri.Cuplarea treptelor se obtine prin deplasarea spre stinga sau dreapta a blocului de roti 1-3 pina cind roata 1 va angrena cu roata 2, respectiv roata 3 va angrena cu roata 4. La cuplarea treptelor cu roti dintate culisante, se produce zgomot datorita socurilor ce au loc din cauza vitezelor tangentiale diferite ale rotilor ce intra in angrenare, ceea ce duce la uzura laterala a dintilor. Cuplarea treptelor cu mansoane de cuplare. Solutia se aplica in cazul rotilor dintate permanent angrenate. Rotile dintate 1 si 3, se rotesc liber pe arborele S si sunt in angrenare permanenta cu rotile 2 si 4, fixate pe arborele P.Mansonul de cuplare m se compune dintr-un manson de ghidare 5 si dintr-o coroana culisara 6,prevazuta cu o dantura interioara prin care se solidarizeaza cu mansonul de ghidare. Cuplarea treptelor se obtine prin deplasarea coroanei culisare 6 spre stinga sau dreapta, pina cind dantura sa interioara se va cupla cu dantura auxiliara d a rotii 1, respectiv 3. In scopul usurarii cuplarii treptelor se utilizeaza, in unele cazuri, mansoane de constructie speciala. De asemenea marginile dintilor danturilor de cuplare sunt tesite.

Cuplarea treptelor cu sincronizatoare. Prin sincronizare se urmareste ca, inainte de cuplare mansonul cu roata dintata, vitezele unghiulare sa se egalizeze, astfel incit cuplarea rotilor sa se faca fara socuri.

Avantajele sincronizarii sunt urmatoarele: • se elimina zgomotele, • se mareste durabilitatea rotilor dintate, • se usureaza conducerea prin micsorarea timpilor morti intre schimburile treptelor de viteze.



Constructia sincronizatorului conic cu inertie prevazut cu inele de blocare

Mansonul canelat al sincronizatorului este prevazut la exterior cu o dantura cu dinti drepti si cu trei crestaturi longitudinale in care intra piedicile , avind in mijloc un orificiu.Pe dantura exterioara a mansonului se gaseste dispusa coroana culisanta, prevazuta cu dantura interioara. Coroana este prevazuta la exterior cu un guler pentru furca de actionare, iar pe suprafata dintata interioara are un santulet inelar semicircular 8, in care intra bilele dispozitivului de fixare. Aceste bile se gasesc sub actiunea arcurilor,dispuse in orificiile radiale ale mansonului. De ambele parti ale mansonului, pe suprafetele conice laterale, se gasesc dispuse inelele de blocare din bronz, prevazute cu coroanele dintate, avind acelasi pas ca si coroanele dintate din dantura interioara a coroanei. Partile frontale ale dintilor inelelor de blocare si ai coroanelor rotilor dintate, la partea dinspre manson, sunt tesite sub acelasi unghi ca si dintii interiori ai coroanei. In



fiecare inel de blocare, la partea frontala dinspre manson, sunt executate 3 ferestre in care intra capetele pastilelor. Datorita faptului ca partea centrala a pastilelor este asezata in crestaturi, iar partile laterale in ferestrele inelelor de blocare, mansonul si inelele se rotesc impreuna. Latimea ferestrelor din inelele de blocare este mai mare decit latimea pastilelor cu un joc putin mai mare decit jumatate din grosimea dintilor. Din acest motiv, inelele de blocare au posibilitatea unei deplasari unghiulare in raport cu mansonul, cu un unghi determinat de jocul dintre pastile si peretii laterali ai ferestrelor, dintii inelului se rotesc in raport cu dintii coroanei cu o jumatate din grosimea lor impiedicind deplasarea coroanei in directia rotii dintate care urmeaza sa se cupleze. In aceasta consta actiunea de blocare al inelelor. Functionarea sincronizatorului in vederea cuplarii unei trepte cuprinde mai multe etape. In continuare se prezinta functionarea sincronizatorului la cuplarea prizei directe. Sub actiunea momentului de frecare, se produce egalarea vitezelor arborelui secundar si pinionului (care realizeaza prin cuplare priza directa). Pentru aceasta coroana si mansonul, solidarizate prin bilele, impreuna cu pastile, se deplaseaza spre stinga cu ajutorul furcii. Pastilele, sprijinindu-se cu capetele ferestrelor inelelui de blocare, apasa acest inel pe suprafata conica. Datorita frecarii care ia nastere intre suprafetele conice in contact, inelul de blocare se roteste in raport cu mansonul, in sensul rotirii rotii dintate , cat ii permite jocul dintre pastile si ferestrele inelului. In urma rotatiei inelului de blocare, cu un sfert de pas, dintii inelului vin partial in dreptul dintilor coroanei, impiedicind deplasarea coroanei spre pinion, pina cind vitezele unghiulare ale pinionului si a arborelui secundar nu se egaleaza. Efortul axial transmis de conducator asupra coroanei si mansonului se transmite inelului de blocare, care, apasind asupra suprafetei conice, da nastere la o forta de frecare ce conduce la egalarea vitezelor unghiulare. Dupa ce viteza de rotatie a arborelui primar si cea a inelului de blocare devin egale, componenta tangentiala a fortei de apasare dintre tesiturile dintilor coroanei si ai inelului devine suficienta pentru a roti inelul de blocare in sens opus rotatiei arborelui primar. La rotirea inelului de blocare, chiar cu un unghi mic, dintii coroanei intra in angrenare cu dintii inelului de blocare, iar interactiunea dintre tesiturile dintilor inceteaza, si cu aceasta frecarea dintre suprafetele conice ale inelului de blocare si ale arborelui primar. In aceasta situatie, coroana se poate deplasa in lungul mansonului dupa invingerea fortei arcurilor, prin impingerea bilelor in lacasul de placute, iar dantura ei va angrena cu dantura a rotii, cuplind treapta fara soc si fara zgomot. Youtube UN1 013 gearbox moving s.a.

Treapta de mers inapoi

Treapta de mers inapoi se obtine prin intercalarea unor roti dintate suplimentare intre cele doua roti dintate ale treptei 1.

Mecanismul de comanda a cutiei de viteze Acest mecanism are rolul de a cupla si decupla perechile de roti dintate cu scopul obtinerii diferitelor trepte. Comanda treptelor se poate face manual sau cu servocomanda.Comanda manuala poate fi la rindul ei directa,cu maneta pe capacul cutiei de viteze,sau de la distanta,utilizata la automobilele la care cutia de viteze nu se gaseste in apropierea locului conducatorului. Comanda directa cu maneta asezata pe capacul cutiei de viteze. Maneta este prevazuta cu o articulatie sferica, pentru a putea oscila in locasul sferic al cutiei de viteze,cu scopul executarii operatiilor de cuplare a treptelor.In corpul capacului pot culisa tijele, pe care sint fixate furcile. Aceste furci au niste locasuri in forma de U, in care intra capatul inferior al manetei .



Fiecare furca poate comanda succesiv doua trepte. Articulatia sferica este apasata in locasul sau de un arc. Rezulta ca, pentru cuplarea unei trepte, sint necesare doua operatii: selectarea (alegerea) treptei si cuplarea propriu-zisa a treptei. Mai exista si alte tipuri de comanda: comanda la distanta, si mecanismul de comanda cu maneta pe coloana volanului.

Dispozitivul de fixare a treptelor Dispozitivul de fixare a treptelor exclude posibilitatea autocuplarii si autodecuplarii treptelor si asigura angrenarea rotilor pe toata lungimea dintilor. La automobile, dispozitivele de fixare cele mai raspindite sint cele cu bile. Pentru fixarea treptelor, fiecare tija culisanta 3, are pe partea superioara teri locasuri semisferice in care intra bila 1, apasata de arcul 2. Locasurile extreme ale tijei 3 corespund celor doua trepte pe care le realizeaza furca respectiva, iar cel din mijloc-pozitiei neutre. Distantele dintre aceste locasuri trebuie astfel alese incit bila 1 sa nu permita deplasarea de la sine a tijei culisante 3 datorita vibratiilor sau fortelor axiale produse la angrenarea rotilor dintate, ci numai sub efortul depus de conducator.

Dispozitivul de zavorire a treptelor Dispozitivul de zavorire a treptelor exclude posibilitatea cuplari concomitente a mai multor trepte. Zavorirea treptelor de viteza se obtine prin practicarea unui locas lateral in fiecare tija 2, astfel incit boltul (zavorul) 1 sa impidice cuplarea simultana a doua trepte. Unele scheme de organizare prevad in locul boltului 1, cite doua bile.

Cutii de viteze planetare Cutiile de viteze planetare se caracterizeaza prin aceea ca unele dintre rotile dintate executa in acelasi timp o miscare de rotatie in raport cu propria lor axa si o miscare de revolutie in raport cu axa centrala a mecanismului. Rotile dintate sint cilindrice si au dintii drepti sau inclinati. Schimbarea treptelor se face cu ajutorul unei frine, al unui ambreiaj sau combinat.rotile dintate fiind permanent angrenate. In raport cu cutiile de viteze normale, cele planetare prezinta avantajele:

• trecerea de la o treapta la alta se face mai usor • viteza medie a automobilului creste, schimbarea treptelor facindu-se fara pauze • functionarea silentioasa • se preteaza la automatizare • permit obtinerea unor rapoarte de transmisie mari, la dimensiuni de gabarit mii

In acelasi timp, insa, cutiile de viteze planetare au o constructie complicata care cere precizie mare de executie, echilibraj perfect, montaj de precizie. Pentru ca un mecanism planetar simplu sa poata constitui o transmisie, trebuie ca unul di cei trei arbori sa devina arbore conducator, altul arbore condus, iar al treilea sa poata fi imobilizat (cu ajutorul unei frine sau al unui ambreiaj). Mecanismele planetare pot fi cu angrenare interioara sic u angrenare exterioara. In miscarea lor complexa, un punct de pe circumferinta pinioanelor sateliti descrie o curba epicicloida (la angrenare exterioara) sau hipocicloida (la angrenarea interioara.



Cutii de viteze continue (progresive) Datorita numarului limitat de trepte, cutiile de viteze cu trepte prezinta dezavantajul ca adaptarea momentului motor,a carui variatie este redusa,la momentul rezistent,care are o variatie foarte mare,se face discontinuu,ceea ce contribuie la scaderea calitatilor dinamice si economice ale automobilului. Transmisiile continue au urmatoarele avantaje:

• usurinta in conducerea automobilului, permitind reducerea partiala sau totala a schimbarii comenzilor, marind si siguranta circulatiei

• posibilitatea maririi capacitatii de trecere, deoarece forta tangentiala la roata este mai mare • cresterea durabilitatii transmisiei

Cutia de viteze hidrodinamica

Cutia de viteze hidrodinamica este un variator de cuplu cu autoreglare,adica realizeaza variatia momentului motor si a raportului de transmiter,automat,fara servomecanism. Spre deosebire de ambreiajul hidraulic care transmite un moment egal cu momentul motor, cutia de viteze hidrodinamica transmite un cuplu care se modifica cu turatia, adica transmiterea miscarii se face cu transformarea momentului. Din aceasta cauza, cutia de viteze hidrodinamica se mai numeste si hidrotrnsformator. In principiu, un hidrotransformator simplu se compune din trei elemente hidraulice cu palete, si anume: pompa, turbina si statorul.

Materiale utilizate la constructia cutiilor de viteze Rotile dintate se executa din oteluri aliate. Pentru marirea duratei de functionare, rotile dintate sint supuse unui tratament termochimic (cementare sau cianurare), urmat de tratamentul termic corespunzato. In cazul rotilor dintate care se cementeaza, se utilizeaza otelurile aliate de tipul,18 MoCr10, 18MoCrNi13X, 21 MoMn 12X, 13 CrNi 30 X, 21 TiMoCr 12 sau 28 TMC 12. Pentru rotile dintate care se cianureaza se folosesc, in general, otlurile aliate cu Cr-Ni-Mo. Arborii cutiei de viteze sint executati, in general, din oteluri aliate. Pentru arborii executati dintr-o bucata cu rotile dintate, se recomanda acelasi material ca si rotile dintate, iar pentru ceilalti arbori, oteluri aliate cu un continut mediu de carbon, de tipul: 41 MoCr11X, 40Cr10, 50VCr11 etc. Carterul cutiei de viteze este executat, la tractoare de obicei, din fonta cenusie, nealiata de rezistenta medie. Pentru reducerea greutatii se utilizeaza si cartere din aliaje de aluminiu.La automobile numai din aliaje din aluminiu

CUTII DE VITEZE AUTOMATE

DSG Reprezinta cea mai avansata cutie de viteze automata aflata pe piata. Ea echipeaza anumite modele ce apartin grupului VAG (Audi, Vw, Skoda) DSG este in esenta, un tiptronic cu doua ambreiaje concentrice: unul este responsabil cu cuplarea treptelor impare (1,3,5), iar celalalt cu a treptelor cu a treptelor pare (2,4,6). Beneficiul adus este substantial: timpul de schimbare a treptelor tinde catre zero! De exemplu, la rularea in treapta a V-a, ambreiajul K1 lucreaza, iar ambreiajul K2 a selectat deja treapta a 6-a (care este inca inactiva). Cand soferul comanda trecerea in ultima treapta aceasta este deja selectata asa ca nu se mai pierde timpul cu selectarea ei. Singura operatiune ramane astfel decuplarea treptei a V-a, care se realizeaza aproape instantaneu. Rezultatul final: flux continuu de



putere la roata. In cazul Golf V GTI sau Golf V R32, diferentele de demaraj sunt cu cca 0,2 s (0-100 km/h) in defavoarea cutiei manuale

În principiu, cutia de viteze cu dublu cuplaj este alcătuită din două transmisii parţiale independente. Prin intermediul dublului cuplaj, prin două cuplaje umede într-o carcasă comună, se realizează cuplarea alternativă cu contact forţat cu motorul a celor două transmisii prin doi arbori cotiţi de antrenare, în funcţie de treapta de viteză. În acest sens, transmisia 1 este destinată cutiei parţiale cu vitezele 1, 3, 5 şi marşarierul, iar transmisia 2 este destinată celei de-a doua cutii parţiale, cu treptele 2, 4 şi 6. Fiecărei cutii parţiale îi este repartizat un arbore cotit de antrenare, care transmite cuplul motor prin intermediul diferenţialului către roţile propulsate.

Prin utilizarea dublului cuplaj, randamentul obţinut de DSG îl depăşeşte semnificativ pe cel oferit de transmisiile automate obişnuite cu convertizor de cuplu hidraulic. Această situaţie, precum şi greutatea mai redusă, alături de sistemul inteligent de control al transmisiei, reprezintă condiţia pentru ca autovehiculele echipate cu cutie de viteze cu dublu cuplaj, în funcţie de stilul de condus, să prezinte acelaşi consum de carburant, ba chiar un consum mai mic în comparaţie cu vehiculele echipate cu cutie manuală.



CVT (Continuously Variable Transmission=Cutie de viteza cu Variatie Continua) este un sistem care face posibila varierea progresiva a rapoartelor cutiei de viteze. Asadar, permite selectarea unui numar infinit de trepte de viteza, intre o valoare minima si una maxima stabilite de producator. A fost introdusa pe piata de catre Nissan, actualmente fiind adoptata de mai multi producatori. Cea mai importanta trasatura a CVT este aceea ca, pentru orice viteza a autovehicului, motorul functioneaza la turatia cea mai potrivita. Un procesor coreleaza mai multi factori (viteza autovehiculului, pozitia acceleratiei, turatia motorului, etc.) si alege, in functie de acestia raportul ideal de demultiplicare (treapta ideala de viteza) pe care il variaza continuu, pentru pastrarea eficientei maxime in orice moment (cuplu cat mai mare, consum cat mai mic, regim motor cat mai lejer, emisii minime). Avand in vedere complexitatea sistemului (de tip "drive by-wire"), pedala de acceleratie nu comanda direct obturatorul, ci comanda un senzor care trimite comanda la computerul central. De acolo, dupa analizarea tuturor parametrilor, pleaca o comanda catre obturator. Pentru analizarea comportamentului CVT, vom lua un caz practic: accelerarea de la 80 la 120 km/h. Soferul accelereaza pana la podea, iar computerul da o comanda interesanta: tureaza motorul pana la cuplul maxim si apoi il mentine acolo crescand viteza din varierea rapoartelor cutiei de viteze. Aceasta asigura cea mai buna exploatare a performantelor motorului, combinata cu o uzura minima si cu emisii scazute. Constructiv, varierea raportului de transmitere al cutiei de viteze se face astfel: arborele principal (solidar cu arborele cotit al motorului) este construit din doua flanse care se pot departa sau apropia una de cealalta. Arborele secundar (condus, solidar cu diferentialul) are o constructie identica. Intre ele, o curea neextensibila (cu lungime fixa) transmite miscarea. Cand cele doua flase de pe arborele principal se apropie, diametrul virtual creste. Cureaua fiind neextensibila, flansele de pe arborele secundar se departeaza, micsorandu-i-se diametrul virtual. Astfel, puterea la roata este mai mare, iar viteza de inaintare mai mica. Pentru obtinerea unei viteze crescute, se inverseaza procesul: flansele de pe arborele primar se departeaza, concomitent cu apropierea celor de pe arborele secundar. Problema cea mai mare a CVT este ca, desi poate genera un numar infinit de trepte de viteza, acestea sunt doar pentru mersul inainte. De aceea, este nevoie de o treapta separata de mers inapoi si de ambreiaj. Dupa cum am vazut atat acum, cat si in editia trecuta a catalogului, cand cumparati o masina aveti posibilitatea de a alege



intre mai multe tipuri de cutii de viteze care sa se potriveasca personalitatii si stilului dumneavoastra de condus. Desi diferentele constructive dintre ele sunt mari, toate au acelasi scop: sa transmita miscarea de la motor la roti.

5.2. TRA&SMISIA FI&ALĂ A TRACTOARELOR PE ROŢI La majoritatea tractoarelor, transmisiile finale sunt de tipul cu roţi dinţate cu arbori cu axe fixe. Cea mai largă utilizare au primit-o transmisiile finale simple cu angrenare exterioară, cu rapoarte de transmitere if = 4…7. Tipul transmisiei finale şi locul ei de plasare în raport cu roţile motoare sunt determinate de tipul şi destinaţia tractorului. La tractoarele universale pe roţi, transmisiile finale se aşază, de obicei, lângă diferenţial, chiar în carterul transmisiei .

Schema punţii din spate cu transmisie finală plasată lângă diferenţial.



În acest caz, puntea din spate are o construcţie mai compactă şi este mai rigidă, însă are dezavantajul că se reduce considerabil lumina tractorului. În plus, arborii roţilor motoare au o lungime mare.

În cazurile în care trebuie să se asigure o lumină mare a tractoarelor, transmisiile finale se aşază lângă roţile motoare. Asemenea construcţii au avantajul că permit scurtarea arborilor solicitaţi puternic (arborii roţilor motoare) şi eliberează spaţiul de sub tractor, însă prezintă dezavantajul cu au o construcţie mai puţin compactă şi mai puţin rigidă.

Schema punţii din spate cu transmisie finală plasată lângă roata motoare: a – carterul punţii din spate; b – carterul transmisiei finale; c – îmbinare cu şuruburi.

Transmisiile finale, în ultimul caz, au carterele lor proprii, care se prind cu şuruburi de carterul punţii din spate. Această construcţie prezintă avantajul modificării luminii tractorului. Aceasta se realizează astfel: se desfac şuruburile îmbinării c şi se roteşte carterul b în raport cu a. Această soluţie constructivă se foloseşte la tractoarele de putere mică şi, uneori, mijlocie ( de exemplu, la familiile de tractoare U 445, U 533, U 643).

În cazul tractoarelor care necesită lumină foarte mare, se folosesc transmisii finale cu lanţ sau combinate. Această soluţie se foloseşte, de exemplu, la tractoarele U 445 HC, U 533 HC, U 643 HC (high-clearance), utilizate în pomicultură (HCP), legumicultură (HCL) sau în viticultură (HCV).

Schema transmisiei finale combinate (cu lanţ şi angrenaj cu roţi dinţate).

În prezent, la tractoarele de putere mare, este pe cale de a se generaliza transmisiile finale planetare. Această variantă se extinde şi la tractoarele de putere mijlocie. În figura 4 este prezentată schema cinematică a unei asemenea transmisii. Aceasta are raportul de transmitere



7...411

31 =+==z

zi

H

fω

ω

unde z1 şi z3 sunt numerele de dinţi ai roţii planetare 1, respectiv ai coroanei 3. Transmisiile finale planetare au următoarele avantaje: construcţie compactă şi rigidă;

fiabilitate ridicată datorită faptului că momentul de torsiune este transmis prin mai multe perechi de dinţi (egal cu numărul sateliţilor). Ele prezintă însă dezavantajul că nu participă la realizarea luminii tractorului (arborele de intrare este coaxial cu cel de ieşire).

Schema cinematică a transmisiei finale planetare pentru puntea din spate: 1 – roată planetară; 2 – satelit; 3 – coroană; H – braţ portsatelit.

În puntea din faţă a tractoarelor 4×4, cea mai largă utilizare o au transmisiile finale planetare. Elementul conducător este roata planetară 1, condus – braţul

portsatelit H, de blocare (fix) – coroana 3. Transmisia finală de acest tip are

raportul de transmitere 5...311

3 =+=z

zi f

Schema cinematică a transmisiei finale planetare pentru punte faţă cu element de blocare coroana: 1 – roată planetară; 2 – satelit; 3 – coroană; H – braţ portsatelit.

O altă variantă de transmisie finală planetară este cea din figura de jos care, de fapt, este o transmisie pseudoplanetară, întrucât are braţul portsatelit

fix. Transmisia finală de acest tip are raportul de transmitere.

5...31

3 =−=z

zi f Semnul minus are semnificaţia schimbării sensului de rotaţie a

elementului condus în raport cu cel conducător.

Schema cinematică a transmisiei finale pseudoplanetare pentru punte faţă cu element de blocare braţul portsatelit: 1 – roată planetară; 2 – satelit; 3 – coroană; H – braţ portsatelit.



La unele tractoare, de exemplu, la tractoarele japoneze Kubota se utilizează transmisii finale

în puntea din faţă neplanetare. Astfel, în figura este reprezentată schema unei transmisii finale cu roţi dinţate cilindrice cu arbori ficşi. O asemenea schemă este utilizată şi la tractorul românesc de putere mică (20 CP) HART 200. Această variantă constructivă, spre deosebire de transmisia planetară, prezintă avantajul că participă la realizarea luminii tractorului

Tot firma Kubota utilizează transmisii finale în puntea din faţă cu angrenaje conice În această variantă constructivă, nu mai este necesar cuplajul homocinetic, ceea ce permite obţinerea unui unghi de bracare mărit.

Schema cinematică a punţii din faţă cu transmisie finală cu angrenaje conice.

REGIMUL DE CALCUL AL TRA&SMISIEI FI&ALE, UTILIZATĂ LA TRACTOARELE PE ROŢI

La transmisiile finale este necesar să se calculeze roţile dinţate, arborii, îmbinările carterelor şi să se aleagă (sau să se verifice) rulmenţii. Regimul de calcul al transmisiilor finale se stabileşte pentru fiecare caz concret în parte, în funcţie de tipul şi construcţia lor.

În figura urmatoare sunt trasate forţele care acţionează asupra transmisiei finale din spate a unui tractor pe roţi. În aceeaşi schemă este indicat şi momentul de torsiune la intrarea în transmisia finală, care reprezintă momentul de calcul al acestui subansamblu. Momentul de calcul se stabileşte comparând momentul Mcm, transmis de motor, cu cel de aderenţă Mcϕ.



Schema de calcul a transmisiei finale simple: 1 şi 2 – roţile dinţate cilindrice ale transmisiei finale.

• Momentul de torsiune transmis de motor transmisiei finale se calculează cu relaţia:

,1 2

222 λ

ληη

+= cccvcvncm iiMM

în care: Mn este momentul nominal al motorului; icv - raportul de transmitere al cutiei de viteze (se adoptă raportul de transmitere al

cutiei de viteze compuse pentru treapta I); ic2 - raportul de transmitere al transmisiei centrale din spate; ηcv - randamentul cutiei de viteze; ηc2 - randamentul transmisiei centrale din spate;

λ2 - coeficientul de blocare al diferenţialului din spate.

• Momentul de calcul din condiţia de aderenţă (momentul la roata motoare din condiţia de aderenţă cu solul, redus la arborele planetar) se determină cu relaţia:

,22

22

ff

ci

rQM

η

ϕϕ =

în care: if2 este raportul de transmitere al transmisiei finale din spate; ηf2 - randamentul transmisiei finale din spate; Q2 - greutatea repartizată pe o roată motoare din spate; r2 - raza dinamică a roţilor din spate; ϕ - coeficientul de aderenţă (se adoptă ϕ = 0,8);

• Momentul de calcul va fi:

( )⋅== ϕccmc MMMM ,min

În angrenajul transmisiei finale acţionează forţa tangenţială

,2

1mz

MFt =



şi forţa radială ;αtgFF tr =

în care: z1 este numărul de dinţi al pinionului;

m - modulul angrenajului; α - unghiul de angrenare.

Asupra roţii motoare acţionează forţele: • forţa tangenţială de tracţiune (forţa motoare la o roată), care rezultă din ecuaţia de

momente:

Fmz

Tr TF mz

rt

t22

2

22 2= ⇒ = .

• reacţiunea verticală a solului Q2 (dacă nu sunt date suficiente pentru calculul ei, se adoptă egală cu capacitatea maximă de încărcare a pneului);

• reacţiunea transversală Y, care apare în cazul exploatării tractorului pe o pantă transversală. Se determină din condiţia de aderenţă în direcţie transversală:

,2 yQY ϕ=

unde ϕy este coeficientul de aderenţă în direcţie transversală (se adoptă ϕy = 0,7).





5.3.Diferentialul

Clasificarea diferentialelor



Diferentialele se clasifica dupa mai multe criterii:

• Dupa tipul angrenajelor folosite diferentialele pot fi: cu roti dintate conice; cu roti dintate cilindrice.

• Dupa principiul de functionare diferentialele pot fi: simple;



blocabile; autoblocabile.

• Dupa valoarea momentului transmis la rotile motoare: diferentiale simetrice; diferentiale asimetrice.

• Dupa locul de dispunere a diferentialelor in transmisia automobilului pot fi: diferentiale dispuse intre rotile aceleasi punti motoare; diferentiale dispuse intre puntile automobilelor cu mai multe punti motoare.

Diferentialul blocabil Pe parcurs cand una din rotile motoare ale aceleasi punti se gaseste pe un teren cu aderenta mai mica (noroi, zapada, gheata, polei, ulei) aceasta roata incepe sa patineze, iar cealalta potrivit principiului de functionare a diferentialului , desi are o aderenta mai mare, nu se mai roteste deoarece este retinuta de valoarea mare a fortei de aderenta. In aceasta situatie automobilul nu mai poate inainta si pentru a evita acest neajuns autocamioanele grele in special, sunt prevazute cu mecanism de blocare rigidizeaza cei doi semiarbori planetari asigurand rotirea cu aceeasi turatie a rotilor motoare.

Blocarea se mentine atat timp cat dureaza terenul cu aderenta foarte mica, apoi se procedeaza la deblocare.

Diferentialul autoblocabil Diferentialul autoblocabil are acelasi rol ca cel blocabil avand o constructie mai complicata si realizand rigidizarea celor doi semiarbori planetari in mod automat. Blocarea diferentialului autoblocabil se face tot automat scutind pe conducatorul auto de aceasta operatie in timpul conducerii



Parti componente ale diferentialului

Pe carcasa este fixata coroana transmisiei principale, iar in caseta crucea pe care sunt montati liberi satelitii. Satelitii in numar de 4 fac legatura cu pinioanele planetare montate pe arborii planetari . Miscarea de rotatie se transmite casetei diferentialului prin transmisia principala formata din pinionul de atac si coroana . Saibele din otel moale sau bronz servesc la micsorarea frecarii dintre pinioanele planetare si caseta.



Cinematica diferentialului. Elementele uniu astfel de mecanism sunt: pinioanele planetare 2,6, care cunt fixe pe arborii

planetari 1,4, al transmisiilor rotilor motoare, satelitii 5 aflati permanent in angrenare cu rotile planetare 2,6, bratul portsatelit 7 si carcasa 3 a diferentialului.

OBS. Se va completa figura cu notarea elementelor componente mentionate

Elementul conducator al mecanismului este bratul portsatelit 7 care primete fluxul de putere al motorului de la roata dintata de pe arborele intermediar al reductorului. Aplicandu-se metodele Wills pentru oprirea la impanare se obtine:

iR

Rct1 4

1 3

4 3

6

2− =

−

−= =

ω ω

ω ω

Daca R

R

6

21 3 41 2 0= → − ⋅ + =ω ω ω

Din relatia de mai sus reies urmatoarele cazuri de functionare:

La patinare, cand automobilul este pe drumuri bune, in curba ϖ ϖ1 4≠ rezulta ca: cu cat se mareste viteza unei roti planetare cu atat scade pentru cealalta.

La deplasarea rectilinie ϖ ϖ ϖ ϖ ϖ1 4 1 4 3= → = = rezulta ca diferentialul este blocat. Daca se blocheaza carcasa diferentialului ϖ ϖ ϖ3 1 40= → = − . Rotile din fata se invart invers deca cele rotile din spate si automobilul nu se deplaseaza. Daca se blocheza una din roti ϖ ϖ ϖ1 4 30 2= → = rezulta ca puntea din fata devine nemotoare iar la cea din spate rotile se rotesc cu o viteza ϖ ϖ4 32= . Pentru diferentialele interaxiale autoblocabile se folosesc sisteme de blocare asimetrice. Daca ϖ ϖ4 1> (punte din sapate patineaza) momentul de frecare din cuplaj se transmite de la roata 4 la carcasa 3. Ca urmare, cuplajul va fi supus unor forte axiale marite si proprietatile de blocare al diferentialului se vor intensifica. In cazul in care ϖ ϖ4 1< (viraj) momentul de frecare din cuplaj se transmite de la carcasa la planetara 4 si va reduce momentu transmis de la carcasa satelitilor.

Date post:	29-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	marius-ciofu
View:	286 times
Download:	25 times

5.Transmisia autovehiculelor

Documents