CONSTRUCTIA SI CALCULUL REDUCTOR-DISTRIBUITORULUI

1. Alegerea tipului constructiv.

Distribuitorul (sau cutia de distributie) realizeaza divizarea fluxului de putere pentru autopropulsare, aval de cutiea de viteze, in doua ramuri transmise fiecareia dintre puntile motoare. Distribuitoarele desi simple constructiv, datorita limitarii calitatilor de tractiune la posibilitatile oferite de treptele cutiei de viteze sunt folosite la autoturisme sport, sau la unele vehicule utilitare dezvoltate din autoturismele 4x2 prin adaugarea unui lant cinematic suplimentar, format dintr-un ansamblu de distribuire a fluxului de putere intre punti si o transmisie longitudinala pentru antrenarea celei de-a doua punti motoare.

Schema constructiva tipului de reductor-distribuitor adoptata este urmatoarea:

Figura
1: Schema constructiva a reductor-distribuitorului.

a) Schema cinematica de organizare a reductor-distribuitorului.

În figura de mai jos se prezinta schema cinematica de organizare pentru un

distribuitor constituit dintr-un diferential simplu simetric cu roti dintate conice.

Figura 2:Schema cinematica de organizare a reductor distribuitorului.

Elementul conducator, care primeste puterea de la cutia de viteze CV, prin carcasa 1 a diferentialului, este axul 2 al satelitilor, iar elementele conduse sunt rotile planetare 3 si 4 solidare respectiv cu arborii 5 si 6 pentru antrenarea puntilor fata (PMF) si spate (PMS). Utilizarea diferentialului interaxial simplu ofera posibilitatea eliminarii circulatiei puterii parazite in sistemul transmisiei, in schimb conduce la limitarea calitatilor de tractiune in cazul deplasarii pe drumuri grele la forta capabila a fi dezvoltata de rotile cu aderenta redusa. Pentru evitarea patinarii rotilor uneia dintre punti, in cazul deplasarii pe cai cu aderenta redusa, cu ajutorul mufei de cuplare 7 se poate realiza blocarea diferentialului printr-o comanda data de conducatorul autoturismului. Solutia este insuficienta pentru cazurile in care conditiile de aderenta variaza frecvent, precum si al autoturismelor cu performante dinamice deosebite, cand aprecierea conducatorului poate conduce la evaluari eronate asupra necesitatii blocarii diferentialului interaxial.

Dimensionarea geometrica a reductor-distribuitorului.

a)     Predimensionarea modulului si a unghiului de inclinare a dintilor

În faza de predimensionare, alegerea modulului se face in functie de modulele constructiilor existente. Fie se adopta o valoare similara modulului constructiv de referinta, fie se utilizeaza date de sinteza din bibliografie.

Momentul de calcul transmis distribuitorului este:

unde: M_max =168,11 Nm- momentul maxim al motorului;

i_CV1 =7,93 - raportul de transmitere in prima terapta a cutiei de viteze;

i₀ =5,28 - raportul de transmitere al transmisiei principale;

l= 1,10 - coeficient de blocare al diferentialului;

k=2 - numarul satelitilor.

În functie de momentul maxim al motorului, se adopta un modul, conform tabelului din fig. 3.81, pagina 205, '' Calculul si Constructia Autovehiculelor '', Editura Tehnica si Pedagogica -1982:

Se adopta m_n =3,5 mm

Unghiul de inclinare al rotilor este : b_m

b) Determinarea numarului de dinti ai rotilor in angrenare

Se adopta: z₁= 10 dinti;

z₂= 19 dinti.

c) Dimensionarea geometrica a angrenajelor:

tabel

Latimea danturii : b = 6*3.5=21 mm

3. Calculul de rezistenta si verificare a reductor-distribuitorului

a) Verificarea angrenajelor

-verificarea la solicitarea de contact :

( )

unde:

Z_E=189,8 MPa^1/2 : factorul de material ;

Z_e=0,87 : factorul gradului de acoperire;

Z_H=2 : factorul zonei de rostogolire;

Z_b=0,87 : factorul inclinarii dintelui;

S_H=1,15 : factorul admisibil de siguranta;

Y_m : coeficientul de latime al rotilor;

s_lim N/mm² : tensiunea limita de contact.

<

-verificarea la solicitarea de incovoiere :

unde:

Y_Fa=1,5 : factorul de forma al dintelui;

Y_Sa=2 : factorul de corectie a tensiunii la baza dintelui;

Y_e=0,66 : factorul care tine seama de gradul de acoperire al danturii;

Y_b : factorul unghiului de inclinare al danturii;

S_F=1,25 : factorul de siguranta admisibil minim;

s_Fp=614,4 N/mm²

b)     Calculul de rezistenta pentru elementele reductor- distribuitorului

Pentru reductor-distribuitor se alege materialul 41MoCr11 de imbunatatire cu urmatoarele caracteristici:

s_C=75 daN/mm² s_Flim N/mm² HB=295 N/mm²

s_r=95 daN/mm s_Hlim=713 N/mm²

Diametrul axului satelitilor este determinat din conditia de rezistenta:

unde: n=2 numarul de sateliti;

R_m =42 mm este raza medie de divizare a pinionului planetar;

d - diametrul axului satelitilor.

rezulta:

Fortele care iau nastere in angrenajele diferentialului:

fortele tangentiale:

( )

Figura 3: Schema de calcul a reductor-distribuitorului.

forta de strivire dintre axa satelitilor si carcasa diferentialului:

( 7)

forta radiala:

( 8)

unde: d este semiunghiul de divizare al satelitului

forta axiala:

( 9)

-Verificarea la solicitarea de strivire dintre axul satelitilor si carcasa diferentialului

( 10)

unde:

-Verificarea la solicitarea de strivire dintre ax si satelit

unde:

-Verificarea la forfecare in planul de separatie dintre carcasa si satelit

unde:

-Sub actiunea fortei axiale F suprafata de contact dintre satelit si carcasa diferentialului este solicitata la strivire. Eforturile unitare de service ce apar pe aceasta suprafata sunt determinate de relatia:

unde: d₁ este suprafata de contact dintre satelit si carcasa diferentialului;

d₁ = 36 mm (masurata pe desen).

c) Calculul arborilor

Deoarece solicitarea principala este torsiunea, diametrul interior al arborelui planetar se obtine cu relatia:

8x24x30 serie mijlocie

Pentru capatul de arbore adopt conform STAS 1769-68 caneluri cu profil dreptunghiular serie mijlocie cu dimensiunile:

-z=8 caneluri -D=30 mm

-b=6 mm -d=24 mm

Figura 4: Arbore si butuc canelat.

Verificarea la strivire

( 15)

Se adopta : 

Verificarea la forfecare

d)     Alegerea lagarelor

În majoritatea cazurilor lagarele reductor-distribuitoarelor sunt lagare de rostogolire. În general arborii transmisiei autovehiculului, se sprijina pe rulmenti, dintre care cei mai raspanditi sint rulmentii radiali cu bile, ce pot prelua si o anumita sarcina axiala.

Rulmentii cu role conice, pot prelua sarcini radiale si axiale mari, dar sint mai scumpi si necesita reglaje in timpul exploatarii.

Rulmentii se aleg din cataloage, in functie de capacitatea de incarcare dinamica. Dependenta dintre capacitatea de incarcare dinamica si durata de functionare, este data de relatia:

unde:   D - durata de functionare in milioane de rotatii;

Q - sarcina echivalenta [daN];

C - capacitatea de incarcare dinamica [daN];

p - exponent ce depinde de tipul rulmentului;

p = 3 (pentru rulmenti cu bile);

p = 3,33 (pentru rulmenti cu role);

Durabilitatea necesara rulmentului, egala pentru toate lagarele din cutia de distributie, se da in kilometri parcursi. Pentru obtinerea durabilitatii in milioane de rotatii se utilizeaza relatia urmatoare:

unde:   Dh - durata de functionare;

n - turatia inelului rulmentului [rot/min];

unde: R - sarcina radiala [daN];

A - sarcina axiala exterioara ce actioneaza asupra rulmentului;

x - coeficientul radial;

y - coeficient de transformare a sarcinii axiale in sarcina radiala;

S' - rezultanta fortelor axiale care iau nastere in rulmentii radiali;

f_d - coeficient ce ia in consideratie caracterul dinamic;

f_d = 1 . 1,5 pentru autoturisme;

În cazul automobilelor, rulmentii nu functioneaza intr-un regim nestationar cu sarcini si turatii variabile si anume: cu sarcina echivalenta Q [daN] la turatia n₁ [rot/min] si durata Dh₁ [ore]; cu sarcina echivalenta Q₁ [daN] la turatia n₁ [rot/min] si durata Dh₁ [ore]; cu sarcina echivalenta Q_n [daN] la turatia n_n [rot/min] si durata Dh_n [ore];

Capacitatea de incarcare in acest caz, se determina cu relatia:

unde: Q_m - sarcina echivalenta medie;

unde: n_i - turatia corespunzatoare unei anumite trepte a schimbatorului de viteze;

( 23)

unde: i₀ - raportul de transmitere al transmisiei principale;

unde: R_i = F'= 14144,2 N

A_i = F_ai= 7072,1 N

rezulta: Q=[1*1*14144,2+2,9*(7072,1+0,5*14144,2/2,9)]*1,4=49525,54 N

Durabilitatea in ore Dh = 2000 h 100000 km;

( 24)

a_I

cum :

Alegerea lagarelor

Lagarul din A: Rulment radial axial cu role conice pe un rand. STAS 3920/68.

Lagarul din B: Rulment radial axial cu role conice pe un rand. STAS 3920/68.

(simbol 32009