Эксплуатационные свойства автомобиля ВАЗ 2112

Коробка передач – механическая, двухвальная, с пятью передачами переднего хода и одной – заднего, с синхронизаторами на всех передачах  переднего хода. Она конструктивно  объединена с дифференциалом и главной  передачей.

Корпус коробки передач  состоит из трех частей (отлитых  из алюминиевого сплава): картера сцепления 25, картера коробки передач 7 и  задней крышки картера коробки передач 1 (Рисунок 1.5). При сборке между ними наносят бензомаслостойкий герметик-прокладку (например, КЛТ-75ТМ или ТБ-1215). В гнезде картера находится специальный  магнит, задерживающий металлические  продукты износа.

 

Рисунок 1.5.  Коробка  передач

1 – задняя крышка картера  коробки передач   2 – ведущая шестерня V передачи   3 – шариковый подшипник первичного вала   4 – ведущая шестерня IV передачи первичного вала   5 – первичный вал   6 – ведущая шестерня III передачи первичного вала   7 – картер коробки передач   8 – ведущая шестерня II передачи первичного вала   9 – шестерня заднего хода   10 – промежуточная шестерня заднего хода   11 – ведущая шестерня I передачи первичного вала   12 – роликовый подшипник первичного вала   13 – сальник первичного вала   14 – сапун   15 – подшипник выключения сцепления   16 – направляющая втулка муфты подшипника выключения сцепления   17 – ведущая шестерня главной передачи   18 – роликовый подшипник вторичного вала   19 – маслосборник   20 – ось сателлитов   21 – ведущая шестерня привода спидометра

22 – шестерня полуоси   23 – коробка дифференциала   24 – сателлит   25 – картер сцепления   26 – пробка для слива масла   27 – ведомая шестерня главной передачи   28 – регулировочное кольцо   29 – роликовый конический подшипник дифференциала   30 – сальник полуоси   31 – ведомая шестерня I передачи вторичного вала   32 – синхронизатор I и II передач   33 – ведомая шестерня II передачи вторичного вала   34 – ведомая шестерня III передачи вторичного вала   35 – синхронизатор III и IV передач   36 – ведомая шестерня IV передачи вторичного вала   37 – шариковый подшипник вторичного вала   38 – ведомая шестерня V передачи вторичного вала   39 – синхронизатор V передачи   40 – вторичный вал

Первичный вал 5 выполнен как  блок ведущих шестерен, которые находятся  в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями всех передач переднего  хода. Вторичный вал 40 – полый (для подачи масла под ведомые шестерни), со съемной ведущей шестерней главной передачи 17. На нем расположены ведомые шестерни 31, 33, 34, 36, 38 и синхронизаторы 32, 35, 39 передач переднего хода. Передние подшипники валов 18 и 12 – роликовые, задние 3 и 37 – шариковые. Радиальный зазор в роликовых подшипниках не должен превышать 0,07 мм, в шариковых – 0,04 мм. Под передним подшипником вторичного вала 18 расположен маслосборник 19, направляющий поток масла внутрь вала.

Дифференциал – двухсателлитный. Предварительный натяг в подшипниках 29 (0,25 мм) регулируется подбором толщины  кольца 28, устанавливаемого в гнезде картера коробки передач под  наружным кольцом подшипника дифференциала. К фланцу коробки дифференциала  крепится ведомая шестерня главной  передачи 27.

Рисунок 1.6.  Привод управления коробкой передач
1 – защитный чехол  тяги   2 – тяга привода управления коробки передач   3 – рычаг переключения передач   4 – палец сферического рычага переключения передач   5 – обойма шаровой опоры   6 – шаровая опора рычага переключения передач   7 – буфер   8 – пружина   9 – реактивная тяга   10 – рычаг штока выбора передач	11 – рычаг выбора передач   12 – картер коробки передач   13 – картер сцепления   14 – шток выбора передач   15 – втулка штока   16 – сальник штока   17 – защитный чехол   18 – корпус шарнира   19 – втулка шарнира   20 – наконечник шарнира   21 – хомут

 

Привод управления коробкой передач (Рисунок 1.6) состоит из рычага переключения передач, шаровой опоры, тяги, штока выбора передач и механизмов выбора и переключения передач. На винты  крепления тяги и рычага к штоку  выбора передач перед сборкой  наносят клей для резьб ТБ-1324. Винты крепления рычага и шарнира различаются длиной, покрытием и моментами затяжки. Винт крепления рычага фосфатирован (темного цвета), длиной 19,5 мм, затягивается моментом 3,4 кгс∙м. Винт крепления шарнира кадмирован (золотистого цвета), длиной 24 мм, затягивается моментом 1,95 кгс∙м. В шаровую опору перед сборкой закладывают смазку ЛСЦ-15.

Чтобы передачи самопроизвольно  не выключались из-за осевого перемещения  силового агрегата при движении автомобиля, в привод управления коробкой передач  введена реактивная тяга, один конец  которой связан с силовым агрегатом, а к другому концу прикреплена  обойма шаровой опоры рычага переключения передач.

На внутреннем конце штока  закреплен рычаг, который действует  на трехплечий рычаг механизма выбора передач. Этот механизм выполнен отдельным  узлом и крепится к плоскости  картера сцепления.

В корпусе механизма выбора передач имеются две оси. На одной  установлены трехплечий рычаг выбора передач и две блокировочные  скобы. Другая ось проходит через  отверстия блокировочных скоб, фиксируя их от проворачивания. Одно плечо рычага выбора передач служит для включения  передач переднего хода, другое –  для включения заднего хода, а  на третье плечо действует рычаг  штока выбора передач. На оси установлена  вилка включения заднего хода.

В коробку передач на заводе заливают масло ТМ-5-9п, рассчитанное на 75000 км пробега. Уровень масла  должен находиться между контрольными отметками на указателе уровня масла.

Коробка передач сообщается с атмосферой через сапун 14 (Рисунок 1.5), расположенный в ее верхней  части.

 

 

 

1.2. Скоростные характеристики  двигателя

 

Скоростной характеристикой  двигателя называется зависимость его эффективной мощности и эффективного крутящего момента от угловой частоты вращения коленчатого вала.

Найдем коэффициент приспособляемости  двигателя по оборотам,

,

где – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя;

2π/60

=5600*2*3,14/60=586,13

- угловая скорость  вращения коленчатого вала при  максимальном крутящем моменте

2π/60

=3900*2*3,14/60=408,2

586,13/408,2=1,44

Найдем коэффициент приспособляемости  по моменту,

,

где - максимальный крутящий момент; 128,3 Н*м

- крутящий момент  при максимальной мощности двигателя

1000*/

1000*68,8кВт/586,13=117,4 Н*м

128,3 Н*м/117,4 Н*м=1,1

Найдем коэффициенты, зависящие  от типа конструкции двигателя:

 

а=**(2) – 1/(2) –1=1,1*1,44*(2–1,44) –1/1,44*(2–1,44) –1=0,6;

в= – 2*(1)/*(2) –1= –2*1,44*(1,1–1)/1,44*(2–1,44) –1=1,5;

с=*(1)/*(2)-1= – 1,44²*(1,1–1)/1,44*(2–1,44) –1=1,1.

Проверка: а + в – с=1 ;   0,6 + 1,5 – 1,1=1 ;   1=1, верно;

а + 2в – 3с = 0;    0,6 + 2*1,5 – 3*1,1= 0,3

Рассчитаем мощность при разных угловых скоростях коленчатого вала

=*/+в*/²-с*,

где - максимальная эффективная мощность двигателя; 68,8 кВт

=68,8кВт*[0,6*80/586,13+1,5*(80/586,13)²-1,1*(80/586,13)³]=7,4 кВт;

=68,8кВт*[0,6*130/586,13+1,5*(130/586,13)²-1,1*(130/586,13)³]=12,9 кВт;

=68,8кВт*[0,6*180/586,13+1,5*(180/586,13)²-1,1*(180/586,13)³]=19,8 кВт;

=68,8кВт*[0,6*230/586,13+1,5*(230/586,13)²-1,1*(230/586,13)³]=27,9 кВт;

=68,8кВт*[0,6*280/586,13+1,5*(280/586,13)²-1,1*(280/586,13)³]=35,8 кВт;

=68,8кВт*[0,6*380/586,13+1,5*(380/586,13)²-1,1*(380/586,13)³]=49,5 кВт;

=68,8кВт*[0,6*480/586,13+1,5*(480/586,13)²-1,1*(480/586,13)³]=61,9 кВт;

=68,8кВт*[0,6*580/586,13+1,5*(580/586,13)²-1,1*(580/586,13)³]=68,8 кВт.

Рассчитаем истинную мощность с учетом коэффициентов стендовых потерь и коэффициентов подкапотных потерь

=**, где =0,95….0,97; =0,9….0,98.

=7,4*0,96²=6,8 кВт;

=12,9*0,96²=11,9 кВт;

=19,8*0,96²=18,2 кВт;

=27,9*0,96²=25,7 кВт;

=35,8*0,96²=33 кВт;

=49,5*0,96²=45,6 кВт;

=61,9*0,96²=57,1 кВт;

=68,8*0,96²=63,4 кВт.

Рассчитаем момент двигателя  ; Н*м

=1000*/,

где - угловая частота вращения коленчатого вала,

=1000*7,4кВт*/80=92,5 Н*м

=1000*12,9кВт*/130=99,2 Н*м

=1000*19,8кВт*/180=110 Н*м

=1000*27,9кВт*/230=121,3 Н*м

=1000*35,8кВт*/280=127,9 Н*м

=1000*49,5кВт*/380=130,3 Н*м

=1000*61,9кВт*/480=129 Н*м

=1000*68,8кВт*/580=117,4 Н*м

 

Рассчитаем истинный момент двигателя  с учетом коэффициентов стендовых потерь и коэффициентов подкапотных потерь

=**, где =0,95….0,97; =0,9….0,98.

=92,5*0,96²=85,3 Н*м;

=99,2*0,96²=91,4 Н*м;

=110*0,96²=101,4 Н*м;

=121,3*0,96²=111,8 Н*м;

=127,9*0,96²=117,9 Н*м;

=130,3*0,96²=120,1 Н*м;

=129*0,96²=118,9 Н*м;

=117,4*0,96²=108,2 Н*м.

Все значения результатов  заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. Значение мощности и крутящего момента в зависимости  от частоты вращения коленчатого  вала двигателя ВАЗ-2112

;	80	130	180	230	280	380	480	580
; кВт	7,4	12,9	19,8	27,9	35,8	49,5	61,9	68,8
; Н*м	92,5	99,2	110	121,3	127,9	130,3	129	117,4
; кВт	6,8	11,9	18,2	25,7	33	45,6	57,1	63,4
; Н*м	85,3	91,4	101,4	111,8	117,9	120,1	118,9	108,2

 

Конечным результатом  этого расчета является построение графика (Рисунок 1.7) внешней скоростной характеристики двигателя. Для построения этой характеристики берутся несколько  значений мощности и крутящего момента  при принятых значениях угловой  скорости вращения коленчатого вала, охватывающих весь диапазон работы двигателя.

 

                

                   , кВт                                                                                                 , Н*м

  

  

      70       140   

 

 

 

 

      60       120

 

 

 

 

      50   100

 

 

 

 

      40      80

 

 

 

 

 

      30     60

 

 

 

 

      20       40

 

 

 

 

 

     10                                                                                      20

 

 

 

 

 

 

                  0                     80          130         180         230         280                        380   ,     480                        580   600

 

Рисунок 1.7. Внешняя скоростная характеристика двигателя

 

 

1.3. Тяговая характеристика  автомобиля

Тяговой характеристикой  автомобиля называется графическое изображение уравнения тягового баланса в координатах тяговая сила - скорость автомобиля .

Тяговой силой называется отношение крутящего момента на полуосях к радиусу ведущих колес автомобиля.

=,

где     – момент двигателя, Н*м;

           - передаточное число коробки передач;

           - передаточное число главной передачи, ;

            - коэффициент полезного действия трансмиссии (с поперечным расположением двигателя ). Примем ;

            -  радиус.

Шины – 175/70 R13, где 175 – ширина шины (В), 70 – высота шины (Н).

;    ;    .

Рассчитаем статический  радиус

,

где - коэффициент деформации шины. Примем ;

      d – диаметр диска.

.

 

Рассчитаем тяговую  силу для первой передачи

;

;

;

;

;

;

;

;

 

 

 

Рассчитаем тяговую  силу для второй передачи

;

;

;

;

;

;

;

;

 

Рассчитаем тяговую  силу для третьей передачи

;

;

;

;

;

;

;

;

 

Рассчитаем тяговую  силу для четвертой передачи

;

;

;

;

;

;

;

;

 

Рассчитаем тяговую  силу для пятой передачи

;

;

;

;

;

;

;

;

 

Расчет скорости движения автомобиля

Определим скорость движения автомобиля

 

 – радиус колеса

; для большинства шин  при работе в диапазоне  (крутящий момент) до (Песков В.И. «Теория автомобиля»).

Вычисляем скорость движения автомобиля для первой передачи