Матиз 0.8
Бензиновый 3–цилиндровый рядный с впрыском топлива во впускные патрубки, два клапана на цилиндр, один верхний распределительный вал с ременным приводом, рабочий объем 796 см3, диаметр цилиндра/ход поршня 68,5/72,0 мм, степень сжатия 9,3, мощность — 38 кВт (52 л.с.) при 6 000 об/мин, максимальный крутящий момент 69 Нм при 3600 об/мин, удельная мощность 47,7 кВт/л (64,7 л. с./л).
Передаточные числа АКПП: I. 2,914, II. 1,525, III. 1,000, IV. 0,725, R. 2,642, главная передача 4,709.
Имеет смысл сразу посчитать некоторые параметры. Для начала следует прикинуть скоростной диапазон вездехода, то есть соотношение минимальной скорости вездехода к максимальной.
Скоростной диапазон КПП определяется как отношение ПЧ передачи с наибольшим значением к ПЧ передачи с наименьшим значением. В нашем случае это 2,914 / 0,725 = 4.
Скоростной диапазон двигателя определяется как соотношение максимальных оборотов двигателя к числу оборотов двигателя, при котором определяется минимальная скорость вездехода. В нашем случае скоростной диапазон двигателя равен 6.
Если мы не будем ставить раздатку, то больше в трансмиссии узлов с переменным ПЧ или другим изменяемым параметром нет, и поэтому скоростной диапазон вездехода определяется как произведение скоростного диапазона двигателя и скоростного диапазона КПП. В нашем случае скоростной диапазон вездехода будет равен 6 х 4 = 24.
Это довольно мало. То есть, если мы упорно зададимся минимальной скоростью 1 км/час, то максимальная составит всего 24 км/час. Но если мы сделаем минимальную скорость 2 км/час, то максимальная станет 48 км/час. Некий компромисс, когда и максимальная скорость более или мене, и минимальная хоть какая-то есть. Примерно в такой ситуации оказываются все, кто решает вопрос проходимости вездехода без раздаточной коробки.
Естественно, у тихоходных дизельных двигателей и Лифанов эта проблема еще острее.
Пока оставим вопрос с раздаткой и будем упорно получать минимальную скорость 1 км/час без нее несмотря на маленькую максимальную скорость.
Посчитаем еще максимальное ПЧ АКПП: 2,914 х 4,709 = 13,7. Средненькое значение.
Посчитаем еще максимальный крутящий момент на выходе АКПП: 69 Нм х 13,7 = 945 Нм. Довольно неплохое с точки зрения применимости РК значение.
Вычислим еще статический радиус колеса, поскольку он нам потребуется для вычисления тяги: 1650 мм / 2 х 0,9 = 742,5 мм = 0,743 м.
Число оборотов колеса выходит: 16.7/4.66=3.58 или округленно 3.6 оборота.
ПЧ трансмиссии выходит таким: 1000/3.6=277.77 или округленно 278
ПЧ цепного редуктора: 278/4,709/2,914=20,259 или округленно 20.26
Лучше использовать три значащие цифры. Преждевременное округление при большом объеме вычислений может давать значительную погрешность в конечном результате. Если не округлять 3,58 до 3,6, то максимальное ПЧ трансмиссии получится 279 (как в приведенной выше таблице), и тогда ПЧ цепного бортового редуктора составит 1000 / 13,7 = 20,36.
Если ведущая звездочка будет иметь 15 зубьев, то ведомая: 15х20.26=303.9. Т.е. опять же приходим к многоступенчатому цепному редуктору.
В попытках самостоятельного изучения книги "Курсовое проектирование деталей машин" Чернавского С.А., особенно страниц 6-8 и всего параграфа 7.4 "Цепные передачи" я еще больше запутался и не понял, как правильно рассчитать этот многоступенчатый цепной редуктор.
В части многоступенчатых цепных редукторов этим и подобными источниками следует пользоваться больше в ознакомительных целях. Мы лучше использовать метод последовательных приближений. Для того, чтобы уменьшить объем монотонных вычислений и повысить наглядность метода я составил специальную табличку. Поскольку довольно комфортное (особенно в части стоимости) значение ПЧ цепного редуктора находится в районе 3 (по практике), то становится понятным, что число ступеней редуктора будет, скорее всего, 3. ПЧ многоступенчатых цепных редукторов определяется как произведение ПЧ всех ступеней. Поэтому для начала определим среднее ПЧ одной ступени. Для этого берем в руки калькулятор и извлекаем корень третьей степени (потому, что число ступеней – 3) из числа 20,36 (ПЧ цепного бортового редуктора, далее ПЧ ЦБР). Получаем значение 2,73.
И вот ту наступает момент, понимание которого делает любой расчет многоступенчатого цепного редуктора легким и приятным.
Берем табличку с расчетом максимального крутящего момента на оси звездочки и смотрим, какой цепи будет соответствовать максимальный крутящий момент с АКПП 945 Нм. Ведущая звездочка по правилам построения цепного редуктора должна быть с числом зубьев не менее 15, если нет дополнительных ограничений по габаритам цепного редуктора.
Видим по таблице, что нам хорошо подходит цепь 19,05. Теперь мы должны учитывать два обстоятельства:
1. Чем меньше размер цепи, тем дешевле цепной редуктор.
2. Размерность цепи на понижающем обороты многоступенчатом цепном редукторе с каждой последующей ступенью будет увеличиваться.
Поэтому постараемся сделать первую ступень с ПЧ побольше, и самое главное – сделать так, чтобы максимальный крутящий момент на оси ведомой звездочки первой ступени соответствовал максимальному крутящему моменту на оси ведущей звездочки второй ступени при числе зубьев ведущей звездочки второй ступени 15.
Смотрим по таблице и видим, что для цепи следующего типоразмера 25,4 на ось со звездочкой на 15 зубьев можно подать максимальный крутящий момент 3665 Нм.
На первую ступень мы подаем не более 945 Нм. Значит, ПЧ первой ступени может быть до 3665 / 945 = 3,88. Следовательно, число зубьев ведомой звездочки может быть не более 15 х 3,88 = 58,2, то есть не более 58.
Чисто из вредности выберем 57, чтобы было что посчитать. На самом деле, чем больше делительный диаметр звездочки, тем она прогрессивно дороже. Тут можно и нужно считать и пересчитывать.
Итак, первая ступень цепного бортового редуктора будет построена на цепи типоразмера19,05. ПЧ первой ступени будет 57 / 15 = 3,8. Максимальный крутящий момент на входе ступени будет 945 Нм, на выходе 3591 Нм. Вторая ступень цепного бортового редуктора будет собираться на цепи 25,4, ведущая звездочка будет иметь 15 зубьев.
Далее предлагаю попробовать самостоятельно.
Прикинем еще максимальную тягу борта. Для этого посчитает сначала максимальный крутящий момент на борту: 69 Нм х 279 = 19251 Нм. Максимальная тяга борта составит 19251 Нм / 9,8 / 0,743 м = 2644 кгс.
0,743 – это статический радиус колеса, а 9,8 – коэффициент перевода из Нм в кгс. Нам он больше известен из школьной программы, когда мы силу реакции опоры в Ньютонах переводим в вес в килограммах.
Суммарная максимальная расчетная тяга вездехода будет 5288 кгс.
Тяга на самом деле очень большая и доставит немало проблем на слабонесущей почве. Это издержки завышенной мощности двигателя. С дизельным двигателем сопоставимой мощности будет еще хуже, поскольку у него удельная тяга всегда выше. Вот тут и приходится тоже решать, что лучше – проходимость или подвижность вездехода. Но если у нас минимальная скорость будет 2 км/час, то максимальная тяга упадет вдвое. Страгиваться будет немного легче на слабонесущей почве, но возрастет склонность к самозакапыванию. Так что, как всегда, «шило на мыло»…
Надо четко осознавать, к чему приводит завышение мощности двигателя и еще до стадии конечного расчета решать, какой параметр вездехода является самым главным.