2. Трансмиссия
Сцепление
На всех автомобиле ГАЗ М-20 Победа применяют однодисковое сухое сцепление. При этом на Победы первых выпусков устанавливалось сцепление полуцентробежного типа. В простом сцеплении сжатие дисков, необходимое для передачи крутящего момента от двигателя, обеспечивается только нажимными пружинами. В полуцентробежном сцеплении при работе двигателя сжатие дисков обеспечивается суммарной силой Pпр давления пружин и усилием Pг, возникающим вследствие действия центробежных сил на грузах отжимных рычагов.
Характеристики полуцентробежного сцепления
Рис. 2.1 Характеристики полуцентробежного сцепления

Это усилие возрастает пропорционально квадрату угловой скорости вращения сцепления, вследствие чего с увеличением числа оборотов вала двигателя увеличивается и суммарное нажимное усилие, сжимающее диски (рис. 2.1). При уменьшении числа оборотов вала центробежная сила на рычагах уменьшается. Вследствие этого для выключения сцепления при малом числе оборотов вала двигателя (например, при трогании с места), а также для удержания педали сцепления в нажатом состоянии, приходится преодолевать только сопротивление нажимных пружин более слабых, чем в простых сцеплениях. Поэтому для управления сцеплением требуется усилие меньше, чем в простом сцеплении. Это облегчает работу водителя.
Плавность включения сцепления обеспечивается пружинящей конструкцией ведомого диска. При включении сцепления происходит сжатие элементов диска и получается более постепенное нарастание момента трения Мс сцепления.
Пружинение диска достигается:
1) изгибом секции диска в разные стороны,
2) волнистым изгибом секций,
3) применением плоских пружин под накладками диска.
Величина пружинения диска колеблется в пределах 1,0 - 1,5 мм.
На валах силовой передачи автомобиля вследствие неравномерности вращения коленчатого вала или крутильных колебаний его, а также вследствие резких изменений угловых скоростей в силовой передаче при движении автомобиля по неровным дорогам, могут возникать крутильные колебания. Для предохранения силовой передачи от крутильных колебаний на ведомом диске сцепления устанавливают пружинный гаситель. Гаситель также обеспечивает плавность включения сцепления. При наличии гасителя ведомый диск соединяют со своей ступицей с помощью нескольких пружин, входящих в вырезы диска и фланца ступицы и удерживаемых шайбами или кольцами. Гашение колебаний происходит вследствие трения дисков гасителя при деформации пружин. При включении сцепления усилие от ведомого диска на ступицу передается через пружины, вследствие сжатия которых и обеспечивается плавное возрастание усилия на ведомом валу.
Основные данные по сцеплению приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.
Число ведомых дисков1
Число трущихся поверхностей, iс3
Толщина фрикционной накладки, в мм3.5
Средняя величина пружинения ведомого диска, в мм1.0
Радиусы фрикционных накладок, в ммНаружный, Rн112.5
Внутренний, Rв75
Средний, Rср93.75
Поверхность трения, в см2, F220.77
Центробежный грузКоличество3
Вес груза в г, Gгр38.5
Расстояние от оси вращения в мм, R115
Плечи установки груза в ммl20.5
n14
Дополнительное нажимное усилие, создаваемое грузами при nм в кг Pгр87
Количество пружин, z6
Суммарное среднее и минимальное давление пружин на диски при включенном сцеплении в кг, Pпр272
Радиус установки пружин в мм, Pпр89
Удельное давление на диски в кг/см2, p01.23
Максимальный крутящий момент двигателя в кгсм , Мmax1250
Момент трения сцепления (при μ=0.25) в кгсм , Мс1275 - 1680
Коэффициент запаса сцепления β1.02 - 1.34
Удельная мощность в л.с./см2, NF0.113
Гаситель колебанийТипПружинно-фрикционный
Количество пружин6
Радиус установки пружин в мм, Rг40
Момент трения в гасителе в кгм1.5 - 1.9
Допустимый дисбаланс при статической балансировке, в гсмНажимной диск в сборе с кожухом36
Ведомый диск в сборе18

Основными размерами и параметрами, характеризующими сцепление, являются: средний радиус накладок, поверхность трения накладок, число трущихся поверхностей, нажимное усилие, момент трения сцепления, коэффициент запаса сцепления и удельная мощность, характеризующая напряженность работы сцепления и его износоустойчивость. Данные по основным размерам сцепления и его параметрам приведены в табл. 2.1.
Приводимые величины и параметры определены по формулам:
Средний радиус накладки Rср = ( Rн + Rв ) / 2

Поверхность трения накладки F = π ( Rн2 - Rв2 )

Момент трения сцепления Mc = ic P μ Rср
где ic - число трущихся поверхностей;
Р - суммарное усилие пружин;
μ - коэффициент трения (принят равным 0,25).

Коэффициент запаса сцепления β = Mc / Mmax.

Удельная мощность NF = Ne max / ( ic F )

В табл. 2.2 приведены кинематические соотношения и размеры рычагов механизма привода сцепления, автомобиля Победа. Схема привода с обозначением размеров даны на рис. 2.2.
Таблица 2.2.
Размеры рычагов механизма привода сцепления в мм a270
b40
c52
d35
e95
f92
k54
n14
l20.5
R115
Передаточные числа выключающего механизмаРычагов выключения сцепления l'p = k / n3.86
Педали и вилки l"p = a/b c/d e/f10.3
Полное ip39.9
Кинематика выключающего механизмаЗазор между трущимися поверхностями при выключении в мм Δ s0.88
Ход ведущего диска при выключении в мм Sд2.75
Ход выключающей муфты в мм SмХолостой4.0
Рабочий10.6
Полный14.6
Ход педали в мм SпХолостой41.2
Рабочий110
Полный151.2
Максимальное усилие нажимных пружин в выключенном сцеплении в кг Pпр338.4
Максимальное усилие на педали при выключенном сцеплении в кг Pвыкл8.5


Схема размера рычагов привода сцепления автомобиля М-20
Рис. 2.2 Схема размера рычагов привода сцепления автомобиля М-20

На основании приведенных размеров подсчитаны передаточные числа рычагов по формулам:
передаточное число рычагов нажимного диска

l'p = k / n ,

передаточное число рычагов педали и вилки

l"p = ace / bdf .

Полное передаточное число механизма привода сцепления

ip = i'p i"p

Полный ход педали сцепления

Sп = ( Δs ici'p + Sх ) i"p

где Δs - зазор между трущимися поверхностями при полном выключении сцепления;
Sх - холостой ход муфты выключения.

Холостой ход муфты выключения Sх и минимальный рабочий ее ход, необходимый для выключения сцепления, приняты в соответствии с данными заводских чертежей.
На основании этих данных подсчитаны ход ведущих дисков, зазор между трущимися поверхностями и ход педали.
При подсчете зазора между дисками (в выключенном состоянии) для сцеплений, имеющих пружинение ведомого диска, величина пружинения принята равной 1,0 мм.
Усилие на педали Pп подсчитано по величине максимального суммарного давления пружин при полном выключении муфты. Сопротивление оттяжных пружин муфты выключения, вилки и педали при этом не учитывалось.
В полуцентробежных сцеплениях усилие, сжимающее диски, вследствие действия центробежных грузов меняется в зависимости от числа оборотов вала.
Дополнительное усилие от центробежных грузов подсчитывают по формуле:

Pгр = iг m R ω2 l / n кг,

где iг - число грузов;
m - масса одного груза в кг сек2 / см
ω - угловая скорость коленчатого вала в 1/сек;
R; l; n - плечи действия сил.

В соответствии с изменением нажимного усилия при различном числе оборотов коленчатого вала двигателя изменяются и значения момента трения сцепления Mc и коэффициента запаса β. Значения величин усилия грузов, момента трения сцепления и коэффициента запаса в функции оборотов вала двигателя для полуцентробежных сцеплений приведены на их характеристиках (рис. 2.1). При этом коэффициент запаса сцепления β подсчитан для работы двигателя на полной нагрузке по крутящим моментам, соответствующим данным числам оборотов по скоростной характеристике.
В соответствии с приведенными характеристиками в табл. 2.1 значениям, Mc и β приведены для двух случаев. Первая цифра дана без учета действия центробежных грузов, а вторая - с их учетом и для оборотов вала двигателя, соответствующих максимальному крутящему моменту, взятому по скоростным характеристикам.
В табл. 2.2 усилие на педали сцепления для полуцентробежных сцеплений дано без учета действия грузов, т. е. при неподвижном сцеплении.

КПП
До 1951 года на автомобиль Победа устанавливалась коробка передач с рычагом переключения, установленным непосредственно на коробке, с муфтами легкого переключения вместо синхронизаторов и с меньшими передаточными числами. После 1951 года стали устанавливать новую коробку, с синхронизаторами, новыми шестернями, увеличенными передаточными числами и дистанционным управлением с рычагом переключения на рулевой колонке.

Кинематическая схема коробки передач автомобиля ГАЗ М-20
Рис. 2.3 Кинематическая схема коробки передач автомобиля ГАЗ М-20

Таблица 2.3.
 выпуска до 1951 годавыпуска до 1951 года
Тип коробки передачДвухходовая, трехступенчатая, с непосредственным переключениемДвухходовая, трехступенчатая, с переключением на руле
Приспособление, обеспечивающее безударное переключение передачМуфта легкого переключения для второй и третьей передачСинхронизатор для второй и третьей передач
Номера шестерен, передающих усилие при включении передачпервой1 - 2 - 3 - 41 - 2 - 3 - 4
второй1 - 2 - 5 - 6 (МЛП)1 - 2 - 5 - 6 (СХР)
третьей1 (МЛП)1 (СХР)
заднего хода1 - 2 - 7 - 8 - 41 - 2 - 7 - 8 - 4
Передаточные числа при включении передачпервой2.823.115
второй1.6041.772
третьей11
заднего хода3.3833.738
(до конца 1951 г. - 4.005)
Расстояние между серединами валов и серединами шестерен в мм (округленно)a1818
b2828
c97100
d121123
e152152
f161163
i191191
k2727
l4848
m182182
n1622
o184179
p2121
s5555
Расстояние между осями валов ммR174.6
R252.375
R374.6

Карданный вал

Схема карданной передачи автомобиля ГАЗ М-20
Рис. 2.4 Схема карданной передачи автомобиля ГАЗ М-20

Таблица 2.4.
Основные размеры карданной передачи под нагрузкой в мм (округленно)a80
b40
c1525
d85
e269
Угол наклона вала относительно нижней нулевой линии в градСилового агрегата α13°30'
Основного вала α3 
Вала главной передачи α4 

Равномерность вращения. Карданные шарниры, применяемые на Победе являются асинхронными, так как при передаче вращения под углом ведомый вал имеет угловые смещения относительно ведущего вала и периодически изменяющуюся за каждый оборот угловую скорость. Величины угловых смещений и колебаний угловых скоростей ведомого вала зависят от угла наклона вала. Схема работы шарнира показана на рис. 2.5, а. Величины угловых смещений вилок кардана и отношений угловых скоростей в зависимости от угла поворота кардана при разных углах наклона валов показаны на рис. 2.5, б и в.
Кинематика карданной передачи
Рис. 2.5 Кинематика карданной передачи:
а - схема работы кардана; б - диаграммы угловых смещений; в - диаграммы колебаний угловых скоростей ведомого вала.

Связь между этими углами определяют по формуле:

tg β = tg α / cos γ ,

где α - угол поворота ведущей вилки кардана в град.;
β - угол поворота ведомой вилки кардана в град.;
γ - угол наклона оси ведомой вилки в град.

Отношение угловых скоростей вилок кардана определяют последующему выражению:

ω1 / ω2 = cos γ / ( sin2α + cos2α cos2γ ),

где ω1 - угловая скорость ведущей вилки;
ω2 - угловая скорость ведомой вилки.

При наличии двух шарниров на валу (двойная карданная передача) при условии правильной установки карданов и равенства углов наклона валов неравномерность вращения, создаваемая первым шарниром, выравнивается вторым шарниром, в результате чего вал главной передачи вращается равномерно.
Критическое число оборотов представляет собой то число оборотов карданного вала, при приближении к которому под действием центробежных сил может произойти разрушение вала. Значения критического числа оборотов для трубчатых карданных валов открытого типа подсчитаны по формуле:
Таблица 2.5.
Карданный вал (размеры в мм)Полная длина от центра до глухой вилки, L1440
Шлицы наконечникаТипВнутренние эвольвентные
Длина шлицованной части lш82
Диаметр трубчатой части валаНаружный Dн75
Внутренний Dв71
Динамическая балансировка в сборе и допустимый дисбаланс не более в гсм25
Контрольный максимальный крутящий момент без остаточных деформаций кгм125
Карданный шарнир (размеры в мм)КрестовинаДиаметр цапфы dц16.3-0.012
Рабочая длина цапфы lц15.5
Радиус до середины подшипника цапфы Rц31.75
Диаметр канала для смазки dсм6
Стакан и подшипникДиаметр стаканаВнутренний по иглам dс.в.163+0.015+0.055
Наружный dс.н.30-0.009
Полная длина стакана lс18
ИглыДиаметр3-0.001
Длина14-0.36-0.12
Количество20
ВилкаВнутреннее расстояние между ушками h60+0.06
Диаметр отверстия под стакан dв30-0.030-0.006
Наружный радиус ушка r20
Высота ушка в среднем сечении c12
Скользящая вилкаДлина от центра до ушка148
Шлицы вилкиТипНаружные эвольвентные
Длина52
Фланцевая вилкаРасстояние от центра ушка до плоскости фланца40
Радиус расположения центров отверстий под болты40
Угол между центрами отверстий в град, α80 и 100


Детали карданного шарнира с указанием размеров
Рис. 2.6 Детали карданного шарнира с указанием размеров


nкр = 10250000 (√‾(D2 + d2)) / L2,

где D - наружный диаметр трубы в см;
d - внутренний диаметр трубы в см;
L - расстояние между центрами карданов в см.

Запас по критическому числу оборотов подсчитывают по формуле:

k = nmax / nкр ,

где nmax - максимальное число оборотов карданного вала, соответствующее максимальной скорости движения автомобиля.

Характер изменения к. п. д. кардана в зависимости от угла наклона валов показан на рис. 2.7, а. Износоустойчивость игольчатого подшипника кардана можно оценить по величине максимального удельного давления на подшипник. Удельные давления подсчитывают по формуле:

σ = α Mкр / 2Rdl , кг/см2

где α - коэффициент использования крутящего момента двигателя в зависимости от его соотношения с полным весом автомобиля. Данный коэффициент определяют по эмпирическим диаграммам (рис. 2.7, б).
Мкр - максимальный крутящий момент двигателя;
2R - расстояние между серединами рабочих поверхностей двух шипов;
d - диаметр шипа;
l - активная длина иголки подшипника.


Характер изменения к.п.д. карданного шарнира и диаграмма коэффициента использования крутящего момента
Рис. 2.7.
а - Характер изменения к.п. д. карданного шарнира
в зависимости от угла наклона валов.
б - Диаграмма коэффициента α использования крутящего момента
двигателя в зависимости от соотношения его с полным весом автомобиля.


Задний мост

Кинематическая схема главной передачи автомобиля ГАЗ М-20
Рис. 2.8. Кинематическая схема главной передачи автомобиля ГАЗ М-20

Таблица 2.6.
Тип главной передачиОдинарная коническая
со спиральными зубьями
Передаточное число5.125
Расстояние между серединами опор валов и серединами зубьев шестерен в ммa85
b43
c25
d160
e60
Радиусы начальных окружностей конических шестерен по середине длины зубьев ммrk20
Rk93
rc19
rn28


Детали дифференциала автомобиля ГАЗ М-20
Рис. 2.9. Размеры деталей дифференциала автомобиля ГАЗ М-20

Таблица 2.7.
Количество сателлитов2
Конструкция коробкиразъемная
Расчетные размеры деталей в ммr50
r128
a119
a242
l112
l222


Полуось автомобиля ГАЗ М-20
Рис. 2.10. Полуось автомобиля ГАЗ М-20

Таблица 2.8.
Тип полуосейна 3/4 разгруженные
Диаметры полуосей в сечении под подшипниками в ммнаружный конец d128
внутренний конец d230
Статический радиус качения колеса с учетом деформации шин (при σ = 0.95) в мм rk342
Расчетные размеры в ммa608
b25
с47
Смещение оси дифференциала от продольной оси автомобиля в мм k0
Восприятие осевых усилий от полуосикоробкой дифференциала
через полуосевые шестерни и сухарь
Крепление ступицы колесаКонструкцияна конусном конце
на шпонке гайкой
Размер резьбы крепления1M16×1.5

Для двухосных автомобилей с приводом на заднюю ось общее передаточное число силовой передачи определяется как произведение передаточного числа коробки передач iк на передаточное число заднего моста iм.

iо = iк iм

Передаточные числа силовой передачи приведены в табл 2.9.
Таблица 2.9.
 выпуска до 1951 годавыпуска до 1951 года
Передаточные числа при коробки передач iк12.823.115
21.6041.772
311
заднего хода3.3833.738
(до конца 1951 г. - 4.005)
Передаточное число главной передачи iм5.1255.125
Общие передаточные числа на передачах iо114.4515.96
28.229.08
35.1255.125
заднего хода17.3419.16

Полны к.п.д. силовой передачи представляет собой произведение к.п.д. отдельных механизмов, входящих в передачу, и подсчитан по формуле:

νо = νк νп νм

где: νк - к.п.д. коробки передач - зависит от включенной передачи;
νп - к.п.д. карданной передачи;
νм - к.п.д. ведущего моста.

Таблица 2.10.
включенная передачак.п.д. коробки передач νкк.п.д. карданной передачи νпк.п.д. ведущего моста νмобщий к.п.д. νо
первая и вторая0.950.960.970.885
третья1.00.930
задний ход0.9250.860





Случайное фото:
Смотри также:
Трансмиссия
Средняя цена «Победы» сегодня
354 000 руб.
(количество предложений: 11)
gaz20.spb.ru — победитель конкурса «Золотой сайт»