Tárgyak:
- Napvédő, tartó és gyűrűs fogaskerék
- Automata sebességváltó
- Bolygókerekes hajtóművek
- Számítsa ki az első sebességfokozat-áttételt
- Számítsa ki a második sebességfokozat-áttételt
- Számítsa ki a harmadik fokozat áttételét
Naptekercs, tartó és gyűrűs fogaskerék:
A bolygókerekes hajtóműrendszer legalább egy fogaskerék-készletből áll, amelyek mindegyike napkerekes fogaskerékkel, tartóval és gyűrűs fogaskerékkel rendelkezik. A bolygókerekes hajtómű működésével kapcsolatos alapvető ismeretek ezért szükségesek (például a napkerék forgatása, a műholdfogaskerekes tartó és a gyűrűs fogaskerék, lásd oldal automata váltó).
Az alábbiakban egy fogaskerékkészlet képe látható, ahol a napkerék zöld, a műholdfogaskerekek hordozója kék, a gyűrűs fogaskerék pedig piros. Jól látható, hogy a váltókészlet két részre oszlik. A számítás egyenletekkel történik, tehát nem számít, ha mindent kettõvel osztunk. Végül is az arányok változatlanok maradnak.
Ezen az oldalon a továbbiakban a Z, D és R áttételekkel fogunk számolni. A különböző bolygórendszereket összekötő vonalakat követve az összes Z, D és R áttételek felhasználásával meghatározható az adott hajtómű teljes áttételi aránya.
Automata sebességváltó:
A hagyományos automata sebességváltó a különböző bolygókerekes hajtóművek közötti váltással működik, lásd a fejezetet automata váltó.
Az alábbiakban egy automata sebességváltó négy bolygókerekes hajtóműrendszerének sematikus ábrázolása látható. Három rendszer van az előremenethez és egy hátramenethez. A piros vonal jelzi az erők irányát az automata sebességváltón keresztül; balról (motoroldal nyomatékváltóval) a bolygórendszerekkel ellátott komplett részen keresztül (fekete vonalak) a kardántengely tengelykapcsolójáig. Ha alaposan megnézi a sebességváltó rendszereit, látni fogja, hogy a fenti kép ezekből származik. A sebességváltóban négy rendszer található, mindegyik Z, D és R (napfogaskerék, tartó és gyűrűs fogaskerék) rendszerrel.
A bolygókerekes hajtóművek szimmetrikusak a középvonal felett és alatt. Nincs más megoldás, mert menet közben forog a beltér. Annak érdekében, hogy betekintést nyerjünk abba, hogy mi történik egy sebességfokozat bekapcsolásakor, az alábbi képen látható bolygórendszer hajtott részei szintén pirossal lettek kiemelve:
A fenti képen az 1-es sebességfokozat be van kapcsolva. Az 1-es fokozat bekapcsolásához a tengelykapcsolót be kell kapcsolni. Ez a link kék színnel látható. A zárt tengelykapcsolóval és a bolygórendszer egyik hajtott oldalával egy alkatrésznek is forognia kell. Ebben az esetben az alkatrészek méretei határozzák meg az áttételi arányt (gondoljunk egy kis bemeneti és egy nagy kimeneti fogaskerékre; a nagy fogaskerék ekkor lassabban forog. Ha a nagy fogaskeréknek kétszer annyi foga volt, mint a kis fogaskeréknek, akkor az arány 1:2 lenne).
Ez elvileg az automata sebességváltóra is vonatkozik; a gyűrűs fogaskerekek, a napfogaskerekek és a műholdfogaskerekek méretei mind a négy rendszerben eltérőek. Most már valószínűleg elképzelhető, hogy amikor egy másik tengelykapcsoló feszültség alá kerül (pl. a bal oldali rendszer), a kimenő tengely fordulatszáma megváltozott.
Ezen az oldalon további képek, magyarázatok és számítások mutatják be, hogyan kapcsolódnak az automata sebességváltó bolygókerekes hajtóművei vezetés közben.
Bolygókerekes hajtóművek:
Most a sebességváltó felső felét nézzük (mivel a doboz alul és felül szimmetrikus, lásd az alábbi képet). Ebből a képből fogjuk meghatározni az adásokat az oldalon később. A rendszerek felett azt írja, hogy melyik szám a rendszer; 1-től 3-ig és az R rendszer (fordított).
Minden galaxisnak megvan a maga Z, D és R. Ez nem látszik a képen, de ha újra megnézi az oldal tetején lévő képet, felismeri. Ezt ezen az oldalon később ismertnek tekintjük.
A kép bal alsó sarkában a „K4” csatolás látható, ez a csatolás biztosítja, hogy a rendszer két oldala egyidejűleg csatlakozzon; a 3. rendszer az 1. és 2. rendszerhez csatlakozik. Nincs más kapcsolat lezárva, így az egész rendszer „blokkolva van”. A motor fordulatszámát 1:1 arányban továbbítják a jármű kerekeihez, áttétel nélkül; Ezt nevezzük direkt árnak. Ez a negyedik fokozatban van.
A kézi sebességváltóval szerelt autókban gyakran a negyedik fokozat is közvetlen hajtású. A motor fordulatszámát itt is 1:1 arányban továbbítják a kerekekre.
A bemenő tengely (motor vagy nyomatékváltó) és a kimenő tengely (jármű) sebességkülönbségét áttételnek nevezzük.
Az első fokozat be van kapcsolva.
Az I. rendszer tartójának rögzítésével (K1 tengelykapcsoló segítségével) erőt lehet átvinni a napkerékről a tartóra. A hordozó össze van kötve a járművel, így most közvetlen kapcsolat van a motor és a sebességváltó között. Az alkatrészek méretei határozzák meg az áttételi arányt (erről később).
A piros vonal az erő előrehaladását jelzi. A zöld vonal jelzi, hogy mely egyéb összetevők futnak, mert ez közvetlenül kapcsolódik a piros vonalhoz. Ezek az alkatrészek forognak, de mivel a tengelykapcsoló nincs feszültség alatt, nem történik velük semmi. Csak alapjáraton futnak. A kék vonal azt mutatja, hogy mi van rögzítve, amikor a K1 csatoló feszültség alatt van. Ekkor nemcsak az 1. rendszer tartója van rögzítve, hanem a 3. rendszer tartója és az R rendszer napfogaskereke is blokkolva van.
Amint azt elmagyaráztuk, a K1 tengelykapcsoló feszültség alá kerül, amikor első sebességbe kapcsol. Második sebességfokozatba kapcsolásakor a K1 tengelykapcsoló kiold, és egy másik tengelykapcsoló feszültség alá kerül. Ez látható a táblázatban.
Második sebességfokozatba váltáskor a K2 tengelykapcsoló feszültség alá kerül. A 2. rendszer gyűrűs fogaskereke ezután rögzítve van. Mivel a 2. rendszer napfogaskereke rögzített és a napkerék meghajtott, a tartó el fog forogni. Ez a hordozó meghajtja az 1-es rendszert. Az 1. rendszerben a gyűrűs fogaskerék ezúttal nincs blokkolva, hanem egy másik rendszer hajtja. Ebben az esetben a kimeneti sebesség (a jármű vonala) ezért kisebb lesz, mint az első sebességváltáskor.
Ezt ezen az oldalon képekkel, magyarázatokkal és számításokkal tovább tisztázzuk.
Számítsa ki az első sebességfokozat-áttételt:
Az alábbi táblázat szerint a K1 link le van zárva. A fogaskerék ezért reteszelve van. A motor hajtóereje a naptekercsen és a tartón keresztül jut el a járműhöz. Az áttételek is adottak, mégpedig az 1,00. rendszer napfogaskereke esetén 3,00 és gyűrűs fogaskereke 1. Ezzel számolunk.
A bolygókerekes hajtóművek áttételi arányának kiszámításának alapképlete a következő:
ω jelentése omega és az szögsebesség fordulás közben.
Mivel az 1-es rendszerrel számolunk, minden után 1-est teszünk. Ezt a számot megváltoztatjuk a következő rendszerek esetében. Főleg több rendszer esetén (ahol az egyik rendszer hajtja a másikat) ezt így kell megjegyezni, mert különben nagyon zavaró lesz.
Az alábbiakban az első fokozat diagramja látható. Az egyértelműség kedvéért a Z (napfogaskerék), a D (hordozó) és az R (gyűrűs fogaskerék) kékkel van megrajzolva.
Most kitöltjük az első rendszer alapképletét. Az omegák ismeretlenek, viselője pedig mozdulatlanul áll. Tehát ehhez semmit nem tudunk kitölteni. A Z1 és a D1 ismert, ezért kitöltjük. Az R1 álló helyzetben van, ezért ezt áthúzzuk. Nem adunk hozzá semmit a képlethez.
Most látja, hogy az első fokozat áttétele 4.
Az autótechnikában ez soha nem történik meg, mindig valamivel 4 felett vagy alatt lenne, mert különben mindig ugyanazon a felületen érnek egymáshoz a fokozatok (extra kopás). De itt egyszerűbb példaként kiszámítani. Most már te is láthatod, hogy az omegák ismertek!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Ezek az omegák a rendszer tengelyeinek szögsebességei. Az első sebességfokozatban az omegák nem igazán fontosak, de a kettős meghajtású rendszerek számításánál (amint a második sebességfokozatból kiderül), ez fontos.
Számítsa ki a második sebességfokozat-áttételt:
A második fokozat áttételének kiszámításakor figyelembe kell venni, hogy az első rendszer kettős hajtású; az 1. rendszer napfogaskerekét a motor, a hordozót pedig a 2. rendszer hajtja meg. Ez most más járműsebességet eredményez, mint abban a helyzetben, amikor a gyűrűs fogaskerék állt (például az első sebességfokozatban).
A számításnál mindig a csak hajtott rendszerrel indulunk ki. Ebben az esetben a 2. rendszerről van szó, mivel azt csak a motor hajtja a naphajtóművön keresztül.
A második rendszer által végzett átvitel 5,1. Ez nem a motor és a kerekek közötti áttétel, hanem a motor és az 1. rendszer között. Most a 1. rendszer adataival számoljuk ki az 2. rendszer áttételi arányát, mert az omegák már ismertek:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Ha most megnézi a diagramot, látni fogja, hogy az 1. és 2. rendszer napfogaskerekei össze vannak kötve. A 2. rendszer tartója és az 1. rendszer gyűrűs fogaskereke szintén össze van kötve. A csatlakoztatott részek omegája megegyezik, így ezt mondhatjuk:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Nagyon fontos, hogy ezt alaposan átgondolják! Mindig kövesse az ábra vonalait.
Ezeket az omegákat most beírjuk az 1. rendszer számításába.
Most már úgy határozhatjuk meg a végső áttételt, hogy elosztjuk a bemeneti omegát a kimeneti omega-val. Ha megnézzük a diagramot, azt látjuk, hogy a 2. napfogaskerekes rendszer omegája bejövő, az 1. hordozórendszer omegája pedig kimenő.
A 2. fokozat teljes áttétele tehát 2,52.
Számítsa ki a harmadik fokozat áttételét:
A harmadik fokozat kiszámításakor figyelembe kell venni, hogy mindhárom rendszer együtt működik. Mindig az egyhajtású rendszerrel kezdje. Ebben az esetben a harmadik:
A 3. rendszer napfogaskereke rögzített, így nem vesz részt. Ezután adja meg az összes többi értéket:
Ezzel kapjuk:
Ezután megyünk a 2. rendszerhez. A 3. rendszer számításába beírja a 2. rendszerhez ismert omegát:
Most megyünk az 1. rendszerhez. Itt is beírjuk az ismert omegákat:
Végül a következőket kapjuk:
Ez azt jelenti, hogy a harmadik fokozat teljes áttételi aránya 1,38.
Számítsa ki a negyedik sebességfokozatot:
A negyedik sebességfokozatban a K4 tengelykapcsoló zárva van. Ez azt jelenti, hogy az 1., 2. és 3. rendszer napfogaskerekei egyidejűleg kapcsolódnak a motorhoz. Az egész rendszer most blokkolva van. Minden omega egyenlő.
Ha minden omega egyenlő, akkor nem lehetséges az áttétel. A motor fordulatszáma közvetlenül a kerekekre továbbításra kerül. Ezt nevezzük direkt árnak.
