И оценка нагруженности синхронизатора

Синхронизаторы обеспечи­вают достаточно быстрое и бесшумное включение передачи, исключают тор­цевые разрушения зубчатых муфт при их включении, облегчают управление.

Выбор основных размеров син­хронизатора зависит от конструктив­ных условий — размеров зубчатых колес, диаметра вала, конструкции зубчатых муфт и синхронизатора. Не­обходимый момент трения М_m ориен­тировочно определяется исходя из за­данного времени синхронизации t_c, ко­торое может назначаться в пределах (с): для высшей передачи коробок лег­ковых автомобилей — 0,15...0,3; низшей — 0,5...0,8; высшей передачи грузо­вых автомобилей — 0,3...0,8; низшей — 1...1,5; для ступеней заднего редукто­ра многоступенчатой коробки передач, имеющего диапазон Д_р = 3...4—1...2.

Необходимый момент трения син­хронизатора находится по выражению

М_m = /_Sс e = /_Sс Dw_нач/t_с,

Где Dw_нач = |w_внач - w_кнач |. Угловые скорости w_внач и w_кнач определяются исходя из скорости автомобиля или ча­стоты вращения вала двигателя, при которой рекомендуется производить переключение на данную передачу.

Момент, создаваемый силами тре­ния на конусных поверхностях син­хронизатора

M_m = r_m m F_c/siny,

где r_m — средний радиус поверхности трения, который выбирается конструк­тивно; (m — коэффициент трения; у — половина угла конуса. Для пары сталь — бронза принимается: m = 0,06... 0,08; y = 6...8°.

Расчетная осевая сила F_c определя­ется исходя из нормативного усилия на рукоятке рычага переключения пе­редач F_р, передаточного числа и КПД привода от рычага к передвижной муф­те. Для легковых автомобилей и авто­бусов F_p= 60 Н, для грузовых F_p = = 100 Н. Необходимая рабочая шири­на кольца по образующей конуса (см. рис. 3.20)

b_m = Mm/2pmp₀r²_m

где р_о — допускаемое давление на по­верхности трения, площадь которой определяется в предположении отсутст­вия на ней канавок: для пары сталь — бронза р_о = (1...1,5) МПа.

В ряде случаев все синхронизаторы коробки передач выполняются одина­ковых размеров. В этих случаях для уменьшения массы и размеров син­хронизаторов допускают несколько повышенную напряженность их на низших передачах.

Угол b, под которым расположены блокирующие поверхности (см. рис. 3.20), определяется из условия невоз­можности включения передачи до окон­чания процесса синхронизации. На блокирующий элемент в окружном на­правлении действуют сила F_б = М_m/r_б и противоположно направленная ей F_ctg b . Первая из них препятствует разблокировке системы, вторая стре­мится ее разблокировать. Сила F_б дей­ствует, пока угловые скорости синхро­низируемых элементов не выравнива­ются. Разблокировка при этом не произойдет, если конструктивно выпол­нено условие: F_б>F_ctg b. Отсюда, ис­пользуя зависимости для F_б и Мm, по­лучим

где r_б — средний радиус блокирующих поверхностей. Для того чтобы после завершения процесса синхронизации произошла разблокировка и включи­лась передача, необходимо, чтобы угол b был больше углатрения блоки­рующих поверхностей. Поэтому прак­тически принимают b лишь на 2...3⁰ меньше предельного значения, допус­каемого условием. В выполнен­ных конструкциях b = 26...42°.

Проверочный расчет инерционного синхронизатора выполняется с учетом замедления автомобиля при движении накатом при переключении передач. Определяются: время синхронизации t_c при заданных условиях переключе­ния передач и удельная работа трения v_m

Время синхронизации (с):

t_c = I_SсDw_Нач/ (Mm ± I_Sсe_c),

где e_c — замедление элемента трения, связанного с массой автомобиля, с^-2. Знак минус в выражении отно­сится к переключению на соседнюю высшую передачу, плюс — на сосед­нюю низшую.

Работа трения синхронизатора за одно включение передачи (Дж) Wm=0,5 Mmt_c (Dw_Нач ± e_c t_c),

где плюс относится к переключению на соседнюю высшую передачу, минус — на соседнюю низшую.

Удельная работа трения синхрони­затора за одно включение — отношение работы трения Wmк площади поверхно­сти трения w_m= Wm/(2p r_m b_m ).