Методы формирования рационального распределения мощности в трансмиссии легкового полноприводного автомобиля (стр. 2 )

Поскольку базовым решением в распределении сил тяги является использование дифференциала с функцией блокирования (полного или частичного), представляются необходимыми исследования распределения мощности комплексом дифференциалов, включая ситуации буксования при движении в повороте, ситуацию вывешенного колеса. Целесообразна разработка метода первичной оценки распределения для инженерного применения, с тем чтобы уже на ранней стадии проектирования избежать ошибок в выборе типа механизмов распределения мощности и их технических параметров.

Имеющиеся в настоящее время рекомендации по распределению мощности не имеют комплексного характера, недостаточно отражают наблюдаемого в мировой практике распространения методов управляемого распределения мощности.

Проведенный анализ сложившихся научных подходов к распределению мощности по ведущим колесам, выявление актуальных для легкового полноприводного автомобиля проблем позволили обоснованно сформулировать задачи работы.

Во второй главе выполнено исследование распределения мощности комплексами трансмиссии, включающими дифференциалы с различными коэффициентами блокировки, в характерных режимах – прямолинейное движение с буксованием колеса, движение в повороте со срывом колес в буксование, в ситуации вывешенного колеса.

Разработан метод первичной оценки распределения с оценочными параметрами на основе относительных величин. Поскольку целесообразно сопоставить распределение сил тяги для различных вариантов комплексов дифференциалов, то становится возможным не учитывать такие факторы, как влияние тангенциальной жесткости шин, изменение динамического радиуса колеса. (Под силой тяги в таком случае понимается не реализованная касательная реакция, а условная сила тяги, соответствующая подводимому крутящему моменту). При движении по кривой метод предусматривает выделение характерных фаз движения - в зависимости от соотношения угловых скоростей колес одной оси и угловых скоростей корпусов межколесных дифференциалов. За единицу силы тяги при движении в исследуемых характерных режимах принята минимальная сила тяги на колесе - , предопределяемая схемой комплекса дифференциалов, значениями . В качестве оценочных параметров распределения сил тяги, предопределяющих влияние на проходимость, управляемость и курсовую устойчивость автомобиля, приняты: - суммарная сила тяги колес;

- коэффициент бортового распределения при прямолинейном движении;

- коэффициент сосредоточения тяги (в %) - характеризует долю тяги колеса, имеющего максимальную силу тяги;

- коэффициент неравномерности распределения сил тяги по колесам;

- коэффициент бортового распределения при движении по кривой;

- коэффициент межосевого распределения.

Скоростные границы фаз движения по кривой.

Фаза 1: >; >; >. Фаза 1а: >; > ; >.

Фаза 2: <; > ; >. Фаза 2а: <; >; >.

Обозначения: и - угловые скорости корпусов дифференциалов передней и задней оси соответственно; символы «н» и «в» относятся к наружным и внутренним колесам соответствующих осей.

На рис.1 изменение распределения сил тяги в зависимости от фазы представлено в графическом виде для варианта комплекса с совокупным – межколесным и межосевым, распределением.

Рис.1. Изменение распределения сил тяги в зависимости от фазы движения в повороте с буксованием. Комплекс с =2 для переднего, межосевого и заднего дифференциалов.

(Распределение тяговых сил по колесам для 8-и вариантов комплексов дифференциалов с различными представлено в таблице 2.1 диссертации).

Выявлено, что при движении в повороте параметр может достигать 4, (в %) - до 44-48% (от суммарной тяги), может достигать 2/1 в фазе 1, изменяясь до 1/2 в фазе 2а. При межосевом дифференциале с параметр достигает значения 1/3 в фазе 1, изменяясь до 3/1 в фазе 2.

На основании проведенного анализа ряда вариантов схем комплексов дифференциалов сделаны следующие выводы.

- Комплекс, включающий межколесные и межосевой дифференциалы повышенного трения с умеренными значениями коэффициента блокировки (в диапазоне 2…2,5) обеспечивает существенное увеличение реализуемой суммарной силы тяги - до 9…10,5, и, соответственно, улучшение проходимости.

- Различие распределеяемых тяговых сил по сторонам автомобиля и между осями, а также изменение распределения в зависимости от фазы движения с буксованием могут быть настолько значительны, что их влияние на устойчивость движения и управляемость может стать критическим, создавая предпосылки к циклическим колебаниям автомобиля относительно вертикальной оси.

- Традиционных критериев оценки совершенства технического уровня распределения недостаточно. Для режима движения по кривой целесообразно оценивать возможность срыва в буксование колеса, реализующего наибольшую тягу, как предпосылку к возникновению циклических «перебросов» крутящего момента между колесами одной оси и между осями и, вследствие этого, циклических колебаний автомобиля относительно вертикальной оси.

Приемлемым оценочным параметром является показатель (в %)- коэффициент сосредоточения тяги. Поскольку начало циклических перебросов крутящих моментов обусловлено срывом в буксование заднего внутреннего колеса, то возникает необходимость корректировки подхода к выбору межосевого распределения крутящих моментов. Показатель целесообразно дополнить для учета влияния распределения масс по осям и несимметричности межосевого дифференциала.

Введем: - доля в % крутящего момента, распределяемого на заднюю ось,

- доля массы автомобиля в %, приходящаяся на заднюю ось.

Комплексный показатель % предлагается для оценки влияния распределения тяги на курсовую устойчивость криволинейного движения в реальной ситуации несоответствия подачи топлива состоянию дорожного покрытия (по сцеплению) и действию боковых сил.

За объект сравнения целесообразно принять привод на одну ось при развесовке по осям 50% × 50% со значением комплексного показателя 50% при дифференциале с , и значением 75% при . Преимущества полного привода в курсовой устойчивости проявятся в том случае, когда комплексный показатель % будет ниже 50%. Другим объектом сравнения является полный привод при развесовке по осям 50% ´ 50%, «свободных» дифференциалах, симметричном межосевом дифференциале и, соответственно, комплексном показателе 25%. Такой показатель недостижим при дифференциалах повышенного трения, однако значение показателя в диапазоне 25% - 50% обеспечивает преимущество по влиянию на курсовую устойчивость в сравнении с приводом на одну ось.