133
18. SISTEMI PRENOSA SNAGE I TRANSFORMACIJE OBRTNOG
MOMENTA (TRANSMISIJA)
Sistemi prenosa snage i transformacije obrtnog momenta kod motornih vozila imaju osnovni zadatak da
prenesu snagu pogonskog agregata do pogonskih to kova ili lan anika gusjenice, uz odgovaraju u
transformaciju obrtnog momenta. Cilj je da sistem prenosa snage u svim uslovima rada vozila
obezbijedi potpuno iskorištenje snage motora.
Osnovni elementi transmisije su:
-
spojnica (kva ilo),
mjenja ,
kardansko vratilo,
vode i most sa diferencijalom i poluosovinom.
Koncepcijski raspored elemenata (podsistema) transmisije je razli it kod razli itih vozila i zavisi u
osnovi od:
-
položaja motora u odnosu na pogonske to kove i
broja pogonskih osovina.
Na slici 166 dat je raspored elemenata transmisije za vozilo sa motorom naprijed i pogonskim
to kovima pozadi. Ovo je jedna od kombinacija koja se koristi kod putni kih vozila.
Sl. 166 Transmisija vozila sa motorom naprijed i pogonom pozadi
Složenija transmisija je kod vozila koji imaju ve i broj pogonskih osovina. Primjer takve jedne
transmisije dat je na slici 167 gdje vozilo ima tri pogonske osovine.
1
8
2
9
13
3
10
12
11
17
10
14
4
6
15
5
16
7
1 – motor; 2 – spojka; 3 – mjenja ; 4, 10, 12, 17 – kardansko vratilo; 5, 8, 16 – glavni prijenosnik;
6, 13, 15 – diferencijal; 7, 9, 14 – pogonsko vratilo to ka; 11 – razvodnik pogona
Sl. 167 Šema transmisije sa tri pogonske osovine
134
U nastavku e biti objašnjeni principi rada i glavne karakteristike osnovnih elemenata (podsklopova)
transmisije.
18.1 Spojnica
Spojnica je mehanizam koji služi za spajanje dva mašinska elementa ili agregata. Osim glavne uloge da
prenose obrtni moment od motora ka transmisiji, spojnica kod motornih vozila izvršava i niz drugih
važnih zadataka kao što su odvajanje motora od transmisije i ponovno spajanje, omogu avanje
ravnomjernog polaska vozila s mjesta, ubrzavanje vozila i omogu avanje promjene stepeni prenosa za
vrijeme kretanja vozila uz minimalne udare zuba sparenih zup anika. Karakter pojava koje se javljaju
kao posljedica promjene stepena prenosa pokazuje da se udarno optere enje na zube zup anika u
mjenja u može smanjiti 30 do 50 puta, ako se izme u motora i mjenja a postavi frikciona spojnica.
Pomo u spojnice sa ostvaruje ravnomjerno pokretanje vozila s mjesta.
Dobro konstruisana spojnica mora imati slijede e osobine:
-
da potpuno isklju i, odnosno odvoji motor od transmisije, da bi se prilikom uklju enja spojnice
mogao predati najpovoljniji obrtni moment na vode e to kove;
da omogu i ravnomjerno uklju ivanje, kako bi moment trenja mogao postepeno da se pove ava;
da omogu i brz odvod toplote, koja se javlja na površinama trenja prilikom proklizavanja, kako
u vrijeme uklju ivanja kva ila, tako i prilikom preoptere enja;
da gonjeni dijelovi spojnice imaju što manji moment inercije;
da omogu i automatizaciju procesa uklju ivanja i isklju ivanja.
Prema na inu prenosa obrtnog momenta spojnice se mogu podijeliti na:
-
frikcione (sa mehani kim trenjem),
hidrodinami ke,
elektromagnetne i
kombinovane.
Prema na inu komandovanja uklju ivanjem, odnosno isklju ivanjem spojnice postoji slijede a podjela:
-
komandovanje od strane voza a (korištenjem energije miši a ili pomo u servo ure aja koji rade
korištenjem sabijenog zraka, potpritiska i elektromagnetne energije),
automatsko komandovanje koje može biti u zavisnosti od položaja pedale akceleratora, u
zavisnosti od broja obrtaja i optere enja motora i u zavisnosti od pomjeranja poluge za promjenu
stepeni prenosa.
18.1.1 Frikcione spojnice
Spojnice koje za prenos obrtnog momenta koriste mehani ko trenje, najviše su u upotrebi na motornim
vozilima. Do dvadesetih godina ovog vijeka su u upotrebi bile konusne spojnice. S pojavom motora
ve ih snaga i brojeva obrtaja, ovaj tip spojnica morao je biti izba en, zbog ozbiljnog nedostatka koji se
sastojao u naglom (udarnom) uklju ivanju koje je izazvala sila paralelna konusnim površinama a iji je
smjer bio ka pogonskom dijelu spojnice.
U današnje vrijeme, na vozilima sa stepenastim zup astim mjenja em primjenjuju se lamelaste spojnice,
i to uglavnom sa jednom lamelom (diskom). Rad lamelaste spojnice zasnovan je na korištenju sila trenja
koje se javljaju me u taru im površinama. Površine koje vrše prenos obrtnog momenta dijele se na
135
pogonske i gonjene. Pogonski dijelovi spojnice su vezani za zamajac motora i obr u se zajedno s njim.
Gonjeni dijelovi spojnice vezani su za spojni ko vratilo mjenja a. Ako se pogonski dijelovi spojnice
spoje sa gonjenim dijelovima, tada se ostvario prenos obrtnog momenta od motora ka mjenja u, tj. na
spojni no vratilo mjenja a. Ravnomjernost uklju ivanja postiže se proklizavanjem površina pogonskih i
gonjenih dijelova spojnice, kada se postepeno približavaju jedni drugima.
Trenje me u površinama pogonskih i gonjenih elemenata spojnice mora biti takvo da omogu ava prenos
obrtnog momenta, što uslovljava veli inu frikcionih površina i koeficijent trenja, te prema tome i
odgovaraju i frikcioni materijal.
Zamajac motora je sa svoje unutrašnje strane glatko obra en i služi kao površina za nalijeganje središnje
plo e sa oblogama (lamele). Osim toga zamajac služi kao ku ište spojnice. Lamela je prenosni element
spojnice i ona svojom glav inom tvori pomi nu spojnicu sa žljebovima spojni kog vratila. Spojni ko
vratilo je sa jedne strane oslonjeno u ležištu koje se nalazi u ku ištu mjenja a, a sa druge strane u ležištu
kliznom ili kugli nom, koje se nalazi u zamajcu. Iza lamele se nalazi potisna plo a koja je potiskivana
oprugama, koje su oslonjene sa jedne strane na potisnu plo u a sa druge na ku ište kva ila.
Pritiskom ovih opruga ostvaruje se pritisak potisne plo e na lamelu, a lamele na zamajac, te se na taj
na in vrši prenos obrtnog momenta. U toku vožnje postoji stalan pritisak potisne plo e na lemelu, tj.
spojnica je stalno uklju ena.
Mehanizam za isklju ivanje spojnice sastoji se od: pedale spojnice, isklju iva a sa potisnim ležajem i tri
ili etiri dvokrake poluge na kojima se nalaze zavrtnji za podešavanje zazora izme u tih poluga i
potisnog ležaja.
Na slici 168 i slici 169 dat je šematski prikaz rada lamelaste spojnice (kva ila). Na ovim slikama su date
uproštene šeme spojnica sa jednom lamelom, kako bi se mogao bolje razumjeti rad spojnice.
1 – papu ica kva ila; 2 – isklju na viljuška; 3 – potisno ležište; 4 – žabica kva ila (potisna opruga);
5 – zvono kva ila; 6 – potisna plo a; 7 – disk kva ila; 8 – zamajac
Sl. 168 Šematski prikaz uklju ene spojnice
136
Pritiskom noge na papu icu kva ila (1)
preko isklju ne viljuške (2) potiskuje se
aksijalno potisno ležište (3). Isto dejstvuje
na žabice kva ila (4) koje imaju ulogu
poluge uležištene u zvono kva ila (5).
Kva ilo se obi no realizuje sa po 3 žabice
raspore ene po obimu. Žabica kva ila je
svojim drugim krajem povezana sa
potisnom plo om (6) koju u procesu
isklju ivanja kva ila povla i, savla uju i
silu u potisnim oprugama kva ila, i na taj
na in se osloba aju frikcione površine od
optere enja. Puštanjem papu ice kva ila
aksijalna sila potisnih opruga kva ila
potiskuje potisnu plo u (6) pa je
transmisija
ponovno
povezana
sa
pogonskim agregatom.
Sl. 169 Šematski prikaz procesa isklju ivanja spojnice
Na slici 170 prikazan je aksonometrijski pogled glavnih djelova uobi ajene konstrukcije spojnice za
automobile. Za ovu konstrukciju primjenjene su zavojne opruge kao potisne opruge, dok su žabice
kva ila (6) (isklju ne poluge) posebno izvedene.
1 – kva ilo (spojnica),
2 – prenosna plo a,
3 – obloga prenosa plo e,
4 – potisna plo a (napadno
tijelo),
5 – potisna opruga kva ila,
6 – žabica kva ila,
7 – zvono mjenja a (kva ila),
8 – potisno težište kva ila
Sl. 170 Glavna spojnica automobila
Lamelaste spojnice su obi no takve konstrukcije, da su stalno uklju ene, a isklju uju se samo onda kada
se vrši promjena stepena prenosa u mjenja u. Obzirom na to, da se zahtijeva, da zahvat spojnice bude
što elasti niji (ravnomjerno uklju ivanje) a lamela je taj element koji treba da ostvari tu elasti nost – to
je lamela u toku razvoja motornog vozila pretrpila znatne promjene u konstrukciji.
Jedna od prvih konstrukcija je kruta lamela, kod koje je središnja plo a (lamela) zakivcima spojena sa
glav inom lamele u vrstu (krutu) vezu. Jedina elasti nost kod ove lamele je u proklizavanju izme u
frikcionih površina, pri emu se jedan dio energije pretvara u toplotu.
esto prekop avanje stepeni prenosa u mjenja u, a naro ito u gustom gradskom saobra aju zahtijeva
povoljniju konstrukciju lamele.
Jedan od na ina obezbje enja ravnomjernog uklju ivanja spojnice je da se lamela u rastere enom stanju
izvede u obliku veoma blagog konusa (središnja plo a je elasti na). Pri ravnomjernom potisku pritisnih
opruga potisne plo e, potisna plo a potiska lamelu ka zamajcu, ali ona u prvom momentu ne ulazi u
zahvat cijelom površinom. Daljnjim pritiskom pritisnih opruga potisne plo e dolazi do postepenog
ispravljanja lamele što zna i da ona ulazi u zahvat sa zamajcem i potisnom plo om postepeno
137
(u radijalnom pravcu).
Ravnomjernost prilikom uklju ivanja postiže se tako er pri primjeni središnje plo e sa segmentima koji
nisu u istoj ravni (sl. 171). Segmenti (1) pri vrš uju se zakivcima za glav inu lamele, a na segmente se
zakovicama pri vrš uju frikcione obloge. Prilikom uklju ivanja spojnice površina trenja lamele ulazi u
zahvat sa zamajcem i potisnom plo om nejednovremeno. Usljed pove anog pritiska potisne plo e
Sl. 171 Lamela sa elasti nim elementima
(usljed dejstva pritisnih opruga potisne plo e) dolazi do ispravljanja (deformacije u aksijalnom pravcu)
elasti nih segmenata na koje su pri vrš ene frikcione obloge što pove ava ravnomjernost uklju ivanja.
Naj eš e upotrebljavana konstrukcija lamele je elasti na lamela sa prigušiva em (sl. 172). Ova lamela
razlikuje se od lamele sa elasti nim segmentima po tome što se glav ina spojnice za središnju plo u
spaja preko zavojnih opruga (prigušiva a) koje su tangencijalno raspore ene u procjepima kako
Sl. 172 Elasti na lamela sa prigušiva em
središnje plo e tako i plo e na kojoj se nalazi glav ina. Pri zahvatu lamele u spreg sa zamajcem motora
preko svojih frikcionih obloga obrtni moment se prenosi sa diska, preko orpuga koje se elasti no
suprotstavljaju prenosu obrtnog momenta, na glav ini. Zbog ovakog prigušenja pri prenosu obrtnog
momenta dobije se veoma mekan (bezudaran) prenos obrtnog momenta na spojni no vratilo.
Kod motora velikih snaga potrebno je prenijeti relativno visok obrtni moment pri visokom broju obrtaja
uz uslov da spojnica zadrži mali gabarit. Da bi spojnica zadržala male dimenzije i da bi bila u stanju
prenijeti velik obrtni moment konstruisana je frikciona spojnica sa dvije lamele. U odnosu na
jednolamelastu spojnicu spojnica sa dvije lamele ima još jednu potisnu plo u i lamelu, te se na taj na in
dvostruko pove ava površina trenja. Pove ana površina trenja omogu ava prenos ve eg obrtnog
momenta. Kako je pove ana frikciona površina, to i pritisak opruga potisne plo e mora biti ve i, što
esto zahtijeva upotrebu servo – komandnog ure aja za uklju ivanje i isklju ivanje spojnice, pošto sila
koju voza ostvaruje pritiskom noge može biti nedovoljna.
138
Na slici 173 data je skica frikcione spojnice sa hidrauli nim komandovanjem.
Sl. 173 Frikciona spojnica sa hidrauli nim komandovanjem
18.1.2 Hidrodinami ke spojnice
Hidrodinami ke spojnica se razlikuje od frikcione po konstrukciji i po na inu dejstva. Ideja prenosa
snage pretvaranjem hidroenergije u mehani ku javila se kao posljedica složenih zahtjeva.
Hidrodinami ki prenosnici ostvaruju prenos snage, sa pogonskog na vo eno vratilo, naizmjeni nim
ubrzavanjem i usporavanjem radnog fluida u zatvorenom krugu cirkulacije koga formiraju lopatice
radnih kola. Pri ubrzanom kretanju radnog fluida (ulja) u kanalima pumpnog kola mehani ka energija
motora, se pretvara u kineti ku energiju ulja. Suprotno se doga a u me ulopati nim kanalima
turbinskog kola. Ulje se usporava – njegova kineti ka energija se ponovo pretvara u mehani ku energiju
turbinskog kola. Karakteristika hidrodinami kih (hidrauli nih) prenosnika su visoke brzine strujanja
radnog fluida pri relativno niskim pritiscima.
Sl. 174 Hidrodinami ka spojnica
Hidrodinami ka spojnica (sl. 174) sastoji se iz kola pumpe (2) koje je ugra eno u ku ište spojnice a koje
je spojeno sa koljenastim vratilom motora (1) i iz kola turbine (3) koje je vazano za izlazno (gonjeno)
139
vratilo (4). Kolo pumpe i kolo turbine imaju radijalne lopatice, a nalaze se u zajedni kom ku ištu (5)
koje je do odre enog nivoa napunjeno uljem. Gonjeno vratilo je uležišteno u ležajevima.
U radijalnim lopaticama pumpnog kola, koje je gonjeno motorom, dolazi do ubrzavanja radnog fluida
(ulja) od unurašnjeg dijela ka spoljnjem dijelu pumpnog kola, usljed dejstva centrifugalne sile, a zatim
do usporenja radnog fluida u turbinskom kolu. Na taj na in se ostvaruje prenošenje energije
hidrauli nim putem sa pumpnog kola na turbinsko kolo. Smjer toka fluida obilježen je strelicama (na
slici 175). Pošto je kroz kanale pumpe i turbine strujanje te nosti mogu e samo ako ima klizanja estica,
Sl. 175 Princip rada hidrodinami ke spojnice
dolazi do odre enog zaostajanja turbinskog u odnosu na pumpno kolo np – nT. Sa razlikom brojeva
obrtaja np – nT, u uskoj vezi je klizanje hidrauli ne spojnice s. Ukoliko je ve e klizanje, hidrauli na
spojnica prenosi ve i obrtni moment motora Me ali istovremeno ima manji stepen korisnog dejstva s.
Ne ulaze i u detaljnu analizu procesa strujanja fluida u hidrodinami koj spojnici, u nastavku e se dati
samo osnovni parametri spojnice:
-
stepen proklizavanje spojnice ( s) definiše se kao:
p
np
T
s
nT
np
p
1
nT
np
(164)
- prenosni odnos kod hidroprenosnika, za razliku od mehani kih prenosnika, nije
konstantan i ra una se kao:
nT
np
ih
-
1
(165)
s
stepen iskorištenja spojnice ( s) definiše se kao:
s
PT
Pp
M T nT
M p np
(166)
a za slu aj kvazistati kog režima rada sa razli itim brojevima okretaja pumpnog i turbinskog kola
(MT MP) može se pisati da je:
s
nT
np
ih
1
s
(167)
Hidrodinami ke spojnice za motorna vozila se biraju prema maksimalnoj snazi motora kada se ostvaruje
proklizavanje s=(2 3)%, što zna i da je stepen iskorištenja spojnice s = 0,97 0,98. U prelaznim
režimima ove vrijednosti idu znatno niže, što uti e na podizanje temperature radnog fluida.
140
18.1.3 Elektromagnetne spojnice
Elektromagnetne spojnice spadaju u grupu spojnica sa automatskim upravljanjem, koje potpuno
osloba aju voza a fizi kog napora. Postavljanjem pogodnih mehanizama obi no se izbacuje pedala
kva ila i zbog toga se takva vozila nazivaju vozila sa dvopedalnim upravljanjem (pedala ko nice i
pedala akceleratora). Primjer konstrukcije elektromagnetne spojnice prikazan je na slici 176.
Sl. 176 Elektromagnetne frikcione spojnice
Elektromagnet dobiva energiju od generatora, a ona zavisi od broja obrtaja motora.
Pri praznom hodu motora napon generatora je nedovoljan, te magnetski tok ima malu veli inu i kao
posljedica toga, kva ilo se ne uklju uje. Pove anjem broja obrtaja motora napon generatora se pove ava
i spojnica se uklju uje ravnomjerno.
Prilikom uspostavljanja magnetskog toka izme u zamajca i kotve, feromagneti ni prašak ispunjava
prostor zra nog zazora izme u pogonskog i gorenjog elementa.
Poslije isklju ivanja spojnice feromagneti ni prašak može ostati djelimi no namagnetisan i kao
posljedica toga, spojnica može prenositi obrtni moment iako je isklju ena. Da bi se ova pojava izbjegla,
kroz namotaje elektromagneta pušta se suprotan tok struje, nakon ega se prašak razmagnetiše. Na ovaj
na in se vrši preko specijalnih releja i promjena stepeni prenosa. Releji su u vezi sa ru icom mjenja a.
Elektromagnetne spojnice našle su primjenu uglavnom na malolitražnim putni kim automobilima.
18.2 Mjenja i
Analiziraju i krivu obrtnog momenta motora vidi se da je ona promjenjljiva veli ina i da zavisi od snage
i broja obrtaja motora, odnosno ugaone brzine, tj.:
Me
Pe
(168)
gdje su: Me – efektivni obrtni moment motora, Pe – efektivna snaga motora a
– ugaona brzina
koljenastog vratila.
Obrtni moment motora se preko transmisije (mjenja a i glavnog prenosa) prenosi na pogonske to kove i
u zavisnosti od polupre nika to ka na njemu se ostvaruje vu na sila (FT) koja pokre e vozilo. Da bi se
dobile vu ne sile na pogonskim to kovima takve da bi u toku vožnje mogle savladati otpore kretanja
koji se mijenjaju u širokom dijapazonu, potrebno je ostvariti ve i broj uve anja obrtnog momenta koji
daje motor. Ove promjene obrtnog momenta ostvaruju se u mjenja u (broj promjena zavisi od broja
stepena prenosa u mjenja u).
Osim gore navedene glavne funkcije mjenja a, njime se ostvaruje mogu nost kretanja vozila malim
brzinama a pri stabilnim brojevima obrtaja motora, kretanje vozila unazad i razdvajanje motora od
pogonskog mosta (mjenja u neutralnom položaju a spojnica uklju ena), što je neophodno kada vozilo
stoji u mjestu a motor radi.
141
Prema na inu promjene prenosnog odnosa mjenja i za vozila mogu se podijeliti na dvije glavne grupe:
na mjenja e sa stupnjevanim prenosom i mjenja e sa kontinuiranim prenosom. Jedna od mogu ih
klasifikacija mjenja a prikazana je na slici 177.
STUPNJEVI
ZUP ANI
MEHANI KI
S NEPOKRETNOM OSI VRATILA
S POKRETNOM OSI VRATILA
FRIKCIONI
HIDRAULI KI
MJENJA I
ELEKTRI KI
KOMBINIRANI
HIDROSTATI KI
HIDRODINAMI KI
S ISTOSMJERNOM STRUJOM
S IZMJENI NOM STRUJOM
HIDRODINAMI KI
ELEKTROMEHANI KI
KOMBINIRANI
Sl. 177 Klasifikacija mjenja a
Stupnjevani mjenja i koji daju kona an broj stepeni prenosa izvode se:
- sa kliznim zup anicima,
- sa stalno uzubljenim zup anicima i
- sa planetarnim prenosom.
Bez obzira na konstrukciju, mjenja i moraju ispuniti slijede e zahtjeve:
a) omogu iti postizanje najboljih vu nih karakteristika i karakteristika potrošnje goriva vozila, pri
zadatoj karakteristici motora,
b) lagano komandovanje,
c) bešuman rad pri uklju ivanju bilo kog stepena prenosa.
Prvi od gore nabrojanih zahtjeva ispunjava se pravilnim izborom broja stepeni prenosa i odnosa me u
prenosnim odnosima na razli itim stepenima prenosa. Pove anje broja stepeni prenosa daje mogu nost
da motor radi na režimima koji su najbliži optimalnim u odnosus na obrtni moment i karakteristiku
potrošnje goriva. Veliki broj stepeni prenosa uslovljava, me utim, komplikovaniju konstrukciju
mjenja a, pove anje gabarita i težine. Osim toga, pove anjem broja stepeni prenosa, kod ve ine
mjenja a se pove ava vrijeme u kome dolazi do prekida prenosa obrtnog momenta na pogonske to kove
(prilikom uklju ivanja pojedinih stepeni prenosa), što može, ne rijetko, dovesti do pogoršanja vu nih
karakteristika, umjesto o ekivanog poboljšanja. Cijena ovih mjenja a je znatno ve a u odnosu na
mjenja e sa manjim brojem stepeni prenosa.
Drugi od zahtjeva u najve em stepenu se ostvaruje primjenom mjenja a sa stalno uzubljenim
zup anicima gdje se uklju ivanje odre enog para zup anika izvodi spojnicama sa sinhronima.
Planetarni i hidrauli ni mjenja i obi no imaju poluautomatsko ili automatsko upravljanje.
Zahtjev bešumnosti rada zavisi, u znatnoj mjeri, od tipa primijenjenih zup anika.
18.2.1 Stupnjevani mjenja i
Osnovni elementi koji vrše redukciju broja obrtaja kod stupnjevanih mjenja a su parovi zup anika. Dva
spregnuta zup anika ine jednostruki zup asti prenosnik. Prenosni odnos jednog zup astog para je
definisan veli inama pre nika ili brojem zuba oba zup anika u zahvatu. Iz prenosnog odnosa slijedi
odnos ulaznog i izlaznog broja obrtaja zup anika, odnos ulaznog i izlaznog obrtnog momenta.
Obzirom da mjenja ima ve i broj stepeni prenosa, u nastavku e kratko biti objašnjeni postupak izbora
stepeni mjenja a.
142
Najve i stepen prenosa u mjenja u je obi no, tzv. direktni stepen prenosa (id) gdje se broj obrtaja motora
direktno prenosi preko mjenja a na glavni prenos. Kod novijih konstrukcija mjenja a uvode se i stepeni
prenosa gdje se broj obrtaja na izlazu iz mjenja a pove ava u odnosu na broj obrtaja motora (npr. peti i
šesti stepen prenosa kod putni kih vozila, iV i iVI < 1). Prenosni odnos glavnog prenosa se može ozna iti
sa io. Vrijednosti io koje su uobi ajene u praksi bi e date kod objašnjenja glavnog prenosa na vode em
mostu. Zna i može se pisati da je id = 1. Pri ovim uslovima uspostavlja se i najve a brzina vozila (vmax):
vd
v max
gdje je:
rd
io
t
(169)
rd
– ugaona brzina obrtanja motora
t – ugaona brzina obrtanja to ka.
Najniži stepen prenosa u mjenja u je prvi stepen (iI) i definiše se na osnovu maksimalne vrijednosti
otpora puta max = sin max + f cos max (otpor uspona plus otpor kotrljanja), gdje je za savla ivanje
ovog otpora sila na to ku:
FT max
G
(170)
max
Ovakvu silu na to ku treba da obezbijedi motor sa svojim maksimalnim obrtnim momentom (Memax),
odnosno:
FT max
M e max io i I
rd
(171)
T
Izjedna avaju i jedna ine (170) i (171) dobiva se:
iI
max
M e max
G rd
io T
(172)
Poznavaju i prenosni odnos u prvom stepenu mjenja a (iI) i u posljednjem stepenu (in = id) koji je
obi no direktni stepen, mogu se izra unati i me ustepeni mjenja a. Ukupan broj stepeni se usvaja prema
koncepciji vozila, a istovremeno imaju i u vidu stepen iskorištenja, komplikovanost konstrukcije i
cijenu mjenja a. Poželjno je da je broj stepeni mjenja a što ve i.
Imaju i u vidu izgled krive snage motora Pe = f(n), sl. 178, gdje su ozna ena dva broja obrtaja motora
P
n
n
n
Sl. 178 Brzinska karakteristika snage
143
n1 i n2, polazi se od pretpostavke da je broj obrtaja n1 po etni broj obrtaja motora sa kojim po inje
ubrzanje vozila u svakom stepenu prenosa. Veli ina n2 je broj obrtaja motora na kraju ubrzanja u
svakom stepenu prenosa. Polaze i od ove pretpostavke, motor ima istu srednju snagu pri stvaranju
ubrzanja u svakom stepenu prenosa i zavisnost izme u pojedinih prenosnih odnosa (iI, iII, iIII, …, in)
mora se razvijati po geometrijskoj progresiji, tj.:
iI
i II
i II
i III
...
in 1
in
const
q
(173)
gdje je q – koli inik geometrijske progresije.
Raspored stepeni u mjenja u, po geometrijskoj progresiji, obezbje uje najekonomi nije eksploatacione
osobine vozila.
Na osnovu jedna ine (173) može se napisati:
i II
i III
1
iI
q
1
i II
q
1
iI
q2
(174)
...
in
1
qn
1
iI
Pošto je posljednji stepen obi no direktni, tj. in = id = 1, to se iz jedna ine (174) može napisati:
q
n 1
iI
(175)
Poznavaju i vrijednost iI - jedna ine (172), id =1, koli nik geometrijske progresije q – jedna ina (175),
na osnovu jedna ina (174) mogu se odrediti ostali stepeni prenosa u mjenja u. U praksi se esto puta
raspored prenosnih odnosa razlikuje od geometrijske progresije iz odre enih razloga, ali geometrijska
progresija ostaje kao podloga za odre ivanje prenosnih odnosa.
18.2.1.1 Stupnjevani mjenja i sa kliznim zup anicima
Stupnjevani mjenja i sa kliznim zup anicima su takvi mjenja i kod kojih se prekop avanje stepeni
prenosa vrši aksijalnim pomijeranjem zup anika i uzup avanjem kliznog zup anika u spreg sa
zup anikom pomo nog vratila.
Mjenja sa kliznim zup anicima šematski prikazan na sl. 179 sastoji se iz ku išta (9), spojni kog
vratila (1) na ijem se nažljebljenom dijelu (2) postavlja lamela spojnice, glavnog vratila (6) sa kliznim
zup anicima, pomo nog vratila (10) sa vrsto vezanim zup anicima, osovinice (8), zup anika za hod u
nazad (7) i poklopca mjenja a (5) u kome se nalazi mehanizam za komandovanje (za izbor stepeni
prenosa). Na spojni kom vratilu nalazi se zup anik (3) i zup asti vjenac (4). Zup anik (3) je u stalnom
zahvatu sa zup anikom (12) koji se nalazi na pomo nom vratilu, te se na taj na in vrši prva redukcija
broja obrtaja (zup anici stalnog zahvata). Prenosni odnos ovog para zup anika je ve i od jedan. Zup asti
vjenac (4) ima identi an dio na glavnom vratilu uz zup anik koji je najbliži zup aniku (3), kako bi
ostvario direktan stepen prenosa (prenosni odnos 1:1), odnosno da bi se glavno vratilo obrtalo istim
brojem obrtaja kao spojni ko kada se ostvari vrsta veza izme u spojni kog i glavnog vratila.
144
1 – spojni ko vratilo,
2 – žljebovi,
3 – zup anik stalnog zahvata,
4 – zup asti vijenac,
5 – poklopac sa mehanizmom za izbor
stepeni prenosa,
6 – glavno vratilo,
7 – zup anik za hod unazad,
8 – osovinica,
9 – ku ište,
10 – pomo no vratilo,
11 – aksijalno pomjerljivi zup anici,
12 – zup anici vrsto vezani za
pomo no vratilo
Sl. 179 Šematski prikaz mjenja a sa kliznim zup anicima
Spojni ko vratilo je jednom stranom oslonjeno u klizni ili kugli ni ležaj u zamajcu, a drugom – u ležaj
smješten u prednji dio ku išta mjenja a.
Glavno vratilo nalazi se u osi spojni kog vratila. Prednjim dijelom glavnog vratila je oslonjeno u ležaju
koji se nalazi u spojni kom vratilu (obi no igli astom) a drugim dijelom – u ležaju koji se nalazi u
zadnjem dijelu ku išta mjenja a. Na žljebovima glavnog vratila nalaze se pokretni zup anici, koji se
obr u zajedno sa vratilom i mogu se pomijerati duž njegove ose.
Pomo no vratilo postavljeno je ispod glavnog vratila, a oslonjeno je u ležajevima koji se nalaze u
prednjem i zadnjem dijelu ku išta. Zup anici pomo nog vratila su vrsto vezani za vratilo, tako da se
okre u uvijek kada se okre e spojni ko vratilo.
Osnovica zup anika za hod u nazad tako er je postavljena u ku ištu mjenja a.
Neutralni položaj mjenja a je takav kada se zup anici nalaze u položajima kao na slici 179. Tada se, ako
motor radi pri uklju enoj spojnici, okre u spojni ko i pomo no vratilo, a glavno vratilo, koje predaje
obrtni moment na ostali dio transmisije, miruje.
Ovakvi mjenja i upotrebljavali su se ranije, a danas su uglavnom izba eni iz upotrebe, zbog veoma
teškog rukovanja prilikom izbora stepeni prenosa. Bešumno sprezanje zup anika mogu e je samo kada
se obodne brzine oba zup anika izjedna e. Me utim, da bi se to postiglo, potrebno je veliko iskustvo
voza a, te se ovo smatra jednim od glavnih nedostataka ovih mjenja a. Pošto se ovdje uklju ivanje u
spreg zup anika izvodi aksijalnim pomjeranjem jednoga od njih, to zup anici moraju biti izvedeni sa
ravnim ( eonim) zupcima, što se, opet, veoma loše odražava na šumnost pri radu.
18.2.1.2 Stupnjevani mjenja i sa stalno uzubljenim zup anicima
Karakteristika ove vrste mjenja a je da su zup anici na glavnom vratilu slobodno okretni oko njega ali
su u stalnom zahvatu sa zup anicima na pomo nom vratilu. Uklju ivanje pojedinih stepeni prenosa kod
ovakve konstrukcije mjenja a ostvaruje se pomo u spojnica koje su žljebnom vezom vezani za glavno
vratilo. Prilikom pomicanja spojnice po žljebovima glavnog vratila ka zup aniku koji je slobodno
okretan i koji na sebi ima odgovaraju i dio koji ulazi u zahvat sa pomi nom spojnicom ostvaruje se
vrsta veza zup anika koji je slobodno okretan i glavnog vratila te se na taj na in vrši prenos obrtnog
momenta. Dobra strana ovih mjenja a je ta da se kod njih mogu primjeniti zup anici sa kosim i
spiralnim zubima koji su u odnosu na zup anike sa pravim zubima daleko tiši u radu, a osim toga nema
udarnih optere enja na zube zup anika prilikom ukop avanja stepeni prenosa.
Postepeno pove avanje broja obrtaja motora modernih konstrukcija i velika gustina saobra aja, naro ito
u gradovima, zahtijeva prilago avanje agregata transmisije, posebno što se ti e prenošenje ve ih obrtnih
momenata i lako e ukop avanja zup anika u spreg.
Prvi prelaz od mjenja a sa kliznim zup anicima ka mjenja u sa stalno uzubljenim zup anicima je
mjenja sa kandžastim spojnicama za sprezanje zup anika, koji se zadržao sve do danas, naro ito na
nekim teškim teretnim vozilima.
145
Princip sprezanja zup anika kandžastom spojnicom prikazan je na slici 180. Spojnica se sastoji od
naglavka (5) koji sa obje strane ima kandže. Kada je kandžasti naglavak u neutralnom položaju zup anik
(8) na glavnom vratilu se okre e slobodno i prenos obrtnog momenta se ne vrši. Kada se kandžasti
naglavak (5) koji je žljebovima spojen za glavno vratilo aksijalno pomjeri i dovede u spreg sa kandžama
1 – komandna poluga,
2 – osovinice viljuške,
3 – kandže na zup aniku,
4 – viljuška za prekop avanje,
5 – kandžasti naglavak,
6 – nažljebljena glav ina kandžaste spojke,
7 – pogonski zup anik,
8 – slobodno okretni zup anik na glavnom vratilu,
9 – zup anici na pomo nom vratilu
Sl. 180 Princip rada kandžaste spojnice
na zup aniku (8), tada zup anik (9), ima preko spojnice, vrstu vezu sa glavnim vratilom i na taj na in
se vrši prenos obrtnog momenta (spojni ko – pomo no – glavno vratilo):
Uklju ivanjem kandžastog naglavka (5), sa kandžama (6) zup anika (7) na spojni kom vratilu, ostvaruje
se prenos obrtnog momenta direktno sa spojni kog na glavno vratilo. Nedostatak mjenja a sa kliznim
zup anicima, tj. potreba za izjedna enjem obodnih brzina zup anika koji treba da se uzup e, samo je
djelomi no otklonjen kod mjenja a sa kandžastom spojnicom, me utim, i kod ovih mjenja a je
pomenuti nedostatak prisutan, ali je ublažen, pošto dijelovi kandžaste spojnice koji dolaze u zahvat
imaju iste pre nike.
Princip rada kandžaste spojke slikovito je prikazan na slici 181 gdje zatamnjeni dio predstavlja
kandžastu spojku sa vratilom.
Sl. 181 Princip rada kandžaste spojke
146
Daljnje usavršavanje konstrukcije mjenja a sa stalno uzubljenim zup anicima je mjenja kod koga se
sprezanje parova zup anika izvodi pomo u sinhronizatora, sinhrone spojke ili sinhrona (naj eš e
upotrebljavan naziv).
Konstrukcijom sinhrona koji je kombinacija konusne i zup aste spojnice, ostvarila se mogu nost
izjedna avanja obodnih brzina dijelova koji dolaze u spreg, bez uticaja voza a. Izjedna avanje obodnih
brzina zup aste spojnice sa ozubljenim dijelom koji se nalazi na zup aniku vrši konusna spojnica, te se
na taj na in ostvaruje bezudarno sprezanje parova zup anika i samim tim pove ava se vijek trajanja
zup anika. Zna i da svakom zup aniku glavnog vratila koji se spreže pomo u sinhrona mora postojati
nazubljeni vjenac u koji e se uzubiti zup asta spojnica sinhrona i konusna površina sa kojom e do i u
dodir konusna površina na sinhronu. Na slici 182 prikazana je konstrukcija sinhrona dvostranog dejstva
(opslužuje dva stepena prenosa – jedan od njih je direktni kad sinhron ide u lijevo).
147
Na žljebovima glavnog vratila postavljena je glav ina sinhrona (1) koja je po njima aksijalno
pomjerljiva. Sa obje strane glav ine postavljeni su konusni prstenovi (4). Glav ina sinhrona ima spoljnje
žljebove po kojima se kre e zup asta spojnica (2). Ova dva elementa glav ine sinhrona i zup asta
spojnica vezani su osigura em (5) koji se sastoji od kuglice i opruge (ovih osigura a obi no ima tri), pri
emu se kuglice kre u duž kružnog kanala u sredini zup aste spojke. Klizna glav ina i zup asta spojka
kre u se zajedno (usljed dejstva osigura a) sve dotle dok sila u pravcu kretanja (sila potrebna za kretanje
sinhrona duž ose glavnog vratila dovodi se na zup astu spojnicu putem mehanizma za uklju ivanje
stepeni prenosa) ne postane tolika da može savladati oprugu osigura a i tada daljnje kretanje nastavlja
samo zup asta spojnica.
Sinhron radi na sljede i na in. Pomo u poluge za izbor stepeni prenosa i viljuške koja je vazana za
vanjski utor na zup astoj spojnici, zup asta spojka i glav ina sinhrona kre u se uzduž ose glavnog
vratila, i dovode unutrašnji konus glav ine sinhrona u kontakt sa konusnom površinom na zup aniku (3)
koga želimo spregnuti. Me u konusnim površinama javlja se trenje usljed ega dolazi do izjedna avanja
broja obrtaja zup anika, glav ine sinhrona i zup aste spojnice. Usljed daljnjeg kretanja poluge za izbor
stepeni prenosa, usljed nemogu nosti daljnjeg kretanja glav ine sinhrona dolazi do savladavanja opruge
osigura a i zup asta spojnica (2) se bezudarno uzup ava sa zup astim vjencem (3) zup anika usljed istih
obodnih brzina (isti pre nici zup aste spojnice i ozubljenog vjenca zup anika).
Ako se ovim sinhronom rukuje pažljivo on potpuno vrši svoju funkciju (bezudarno uklju ivanje stepeni
prenosa), me utim, voza može nasilno uzup iti (savladati osigura ) zup astu spojnicu i zup asti vjenac
na zup aniku pa kako još postoji razlika u broju obrtaja zup aste spojke i vjenca dolazi do eonog
struganja i udara pri ostvarenju me usobnog zahvata. Konstruktivna šema ure aja za sinhronizaciju
pokazana je na slici 183.
1 – glav ina sinhrona, 2 – zup asta spojnica, 3 – kandžasti vjenac,
4 – konusne površine, 5 – kuglica osigura a, 6 – opruga osigura a,
7, 8 – slobodno obrtni zup anici, 9 – vratilo, 10, 11 – zup anici
Sl. 183
Konstruktivna šema sinhrona
Da bi se u potpunosti isklju io subjektivni faktor (voza ) kod uklju ivanja stepeni prenosa konstruisani
su sinhroni sa ure ajem za blokiranje. Ure aj za blokiranje osigurava bezudarno uklju ivanje stepena
prenosa jer sprije ava uzup avanje zup aste spojnice sa vjencem zup anika sve dok me u njima postoji
relativni pomak (dok se obodne brzine ne izjedna e). Pravilan rad sinhrona obezbje uje se odre enim
odnosom izme u ugla konusa i ugla površine koja služi za blokiranje, njihovim radijusima i
koeficijentom trenja.
Na slici 184 data je šema sinhrona sa ure ajem za blokiranje. Osnovni element ovog ure aja sa
objašnjenjem principa rada dati su na sl. 184.
148
1 – prsten sinhronizatora, 2 – osigura -brava,
3 – bo na zup asta spojnica, 4 – glav ina ili tijelo
sinhronizatora (sinhrona), 5 – klizaju a narukvica.
(Uklju ivanje stepena prenosa ostvaruje se
pomijeranjem klizaju e narukvice (5) iz neutralnog
položaja udesno ili ulijevo pri tome se potiskuje
prsten sinhronizatora (1) preko osigura a (2), dok se
konusne frikcione površine (f) ne dodirnu. Uslijed
razlike broja obrtaja, prsten sinhronizatora (1)
zaokre e se djelimi no do grani nika na glav ini
sinhronizatora (4) ime se blokira dalje pomijeranje
klizaju e narukvice. Daljim potiskivanjem klizaju e
narukvice (5) preko zubaca na vijencu bo ne
zup aste spojnice (3) dolazi do izjedna avanja
brojeva obrtaja. Prekida se trenje izme u konusnih
površina. U tom momentu vrši se sprezanje
unutrašnjeg ozubljenja kluzaju e narukvice i
spoljašnjeg ozubljenja (bo ne zup aste spojnice).
Sl. 184 Šema sinhrona sa ure ajem za blokiranje
Crtež jednog etvorostepenog mjenja a potpuno sinhronizovanog dat je u dva presjeka na slici 185 gdje
se vidi i lamelasta spojnica.
Sl. 185 Uzdužni i popre ni presjek etverostepenog mjenja a potpuno sinhronizovanog
Da bi princip rada mjenja a bio potpuno jasan na slici 186 se daje šema mjenja a sa etiri stepena sa
ozna enim osnovnim parametrima.
149
Sl. 186 Šema etverostepenog mjenja a
Na ovoj šemi e se objasniti faze rada mjenja a:
- prazan hod: spojke (sinhroni) S1 i S2 isklju ene.
Svi zup anici se okre u. Na izlaznom vratilu nema obrtnog momenta.
- I stepen: spojka (sinhroni) S1 uklju ena sa zup anikom (1).
Prenosni odnos se ra una kao:
iI
z B z1
z A z '1
(176)
gdje je z – broj zubaca pojedinih zup anika.
Broj obrtaja izlaznog vratila je:
nI
n
iI
(177)
- II stepen: spojka (sinhron) S1 uklju ena sa zup anikom (2).
Prenosni odnos mjenja a (iII) i izlazni broj obrtaja (nII) su:
i II
z B z2
z A z'2
n II
n
i II
(178)
- III stepen: spojka (sinhron) S2 uklju ena sa zup anika (3).
Prenosni odnos mjenja a (iIII) i izlazni broj obrtaja (nIII) su:
i III
n III
z B z3
z A z'3
n
(179)
i III
- IV stepen: direktni stepen.
Spojka (sinhron) S2 uklju ena sa zup anikom (A). Prenosni odnos (iIV) i izlazni broj okretaja nIV su:
150
i IV
n IV
1
(180)
n
- hod nazad: Tu se uklju uje me uzup anik (4) koji vrši promjenu smjera obrtanja.
Stupnjevani mjenja i sa kliznim zup anicima i stupnjevani mjenja i sa stalno uzubljenim zup anicima
se još nazivaju i mjenja i sa nepokretnim osama vratila, jer u toku rada sva vratila u mjenja u imaju
samo kretanje oko svoje ose za razliku od mjenja a sa planetarnim prenosom kod kojih se u toku rada
ose vratila kre u i takvi mjenja i se nazivaju još i mjenja i sa pokretnim osama vratila.
U današnjim konstrukcijama vozila naj eš e se sre u mjenja i sa nepokretnim osama vratila sa stalno
uzubljenim zup anicima.
U zavisnosti od namjene vozila bira se i na in sprezanja zup anika. Najrasprostranjeniji tip mjenja a na
teškim vozilima je sa kombinovanim sprezanjem zup anika, kod koga se niži stepeni prenosa (I i II)
sprežu pomo u kandžastih ili zup astih spojnica, a viši stepeni prenosa pomo u sinhrona. Kod putni kih
vozila srednje i više klase naj eš e se susre u potpuno sinhronizovani svi stepeni prenosa. Potpuna
sinhronizacija mjenja a pove ava njegov gabarit i cijenu.
Da bi vozila zadovoljila specijalnim zahtjevima koja se pred njih postavljaju, naro ito prilikom prevoza
velikih tereta, ostvarene su konstrukcije mjenja a koje mogu ostvariti do 16 i više raznih stepena
prenosa. Ovo se ostvaruje pomo u dodatnog para zup anika, kojim se svi stepeni mogu još jednom
reducirati. To su mjenja i sa reduktorom ili multiplikatorom. Dodatni par zup anika spreže se obi no
kandžastom spojnicom. Važno je napomenuti da prilikom uklju ivanja dodatnog para zup anika moraju
biti isklju eni zup anici stalnog zahvata na spojni kom i pomo nom vratilu, ako se radi o mjenja u koji
ima tri vratila. Zup anik stalnog zahvata na pomo nom vratilu tako er se uklju uje ili isklju uje
kandžastom spojnicom.
18.2.1.3 Stupnjevani mjenja i sa pokretnim osama vratila - planetarni mjenja i
Uz klasi ne mjenja e sa zup anicima, danas se esto primjenjuju mjenja i sa planetarnim prenosom ili
epicikli ni mjenja i, obi no u kombinaciji sa hidrodinami kom spojnicom ili hidrodinami kim
transformatorom (hidro-dinami kim mjenja em). Planetarni mjenja i se obi no izvode sa dvije do etiri
brzine. Prednosti ovih mjenja a nad klasi nim su: mirniji rad i ve a izdržljivost, zbog ve eg broja zuba
u zahvatu, što je omogu eno zup anikom unutarnjeg zahvata, lagano uklju ivanje i isklju ivanje stepeni
prenosa koje je omogu eno jednostavnim ko enjem jednog od elemenata planetarnog sistema.
Nedostaci epiciklipnih mjenja a su složena i skupa izrada. Šema osnovnog planetarnog prenosnika
prikazana je na slici 187.
2
3
4
2
3
1
1
1 – sun ani zup anik, 2 – zup asti vjenac sa unutrašnjim ozubljenjem, 3 – sateliti, 4 – nosa satelita
Sl. 187 Planetarni prenosnik
151
itav niz kombinacija prenosnih odnosa može se posti i korištenje pojedinih elemenata i vezivanjem za
motor drugih elemenata. To su:
a) Ko i se vjenac 2, pogon se dobiva preko sun anika 1 (vratilo I) . Vo eni elemenat je vratilo nosa a
satelita (4) (vratilo II). Ova kombinacija daje najve i prenosni odnos:
iI
n1
n4
z1
z1
z2
(181)
b) Ko i se sun anik (1). Pogon se dobiva preko ozubljenog vjenca (2) (vratilo III) koji je vezan za
motor. Vo eni element je nosa satelita (4) (vratila II). Dobiva se drugi stepen prenosa:
i II
n2
n4
z1
z2
z2
(182)
c) Ko i se sun ani zup anik (1), pogonski elemenat je nosa satelita (4) (vratilo II), koje se vezuje za
motor. Vo eni elemenat je ozubljeni vjenca 2 (vratilo III). Dobiva se prenosni odnos:
i III
n4
n2
z1
z2
z2
(183)
d) Ko i se ozubljeni vjenac 2. Pogonski elemenat je nosa satelita (4) (vratilo II), koji se vezuje za
motor. Vo eni elemenat je sun anik (1) (vratilo I). Dobiva se prenosni odnos:
i IV
n4
n1
z1
z1
z2
(184)
e) Direktna brzina. Svi elementi se okre u, ali dva moraju biti povezana. Prenosni odnos je:
iV
id
1
(185)
f) Ko i se nosa satelita (4). Pogonski elemenat je sun ani zup anik (1) (vratilo I). Vo eni elemenat je
ozubljeni vjenac (2) (vratilo III). Dobiva se hod nazad. Sateliti ovdje igraju ulogu me uzup anika
samo za promjenu smjera pravca vo enog i vode eg elementa. Prenosni odnos je:
ihn1
z2
z1
(186)
g) Kombinacija gdje je uko en satelit (4). Pogonski elemenat je ozubljen vjenac (2) (vratilo III), a
vo eni elemenat je sun anik (1) (vratilo I). Dobiva se drugi prenosni odnos hoda unazad:
ihn 2
z1
z2
(187)
h) Neutralan pložaj. Postiže se kada se ovi elementi obr u a nijedam elemenat se ne blokira drugim
elementom.
U praksi nije uspjelo da se izvedu sve gore nabrojane mogu nosti korištenja osobina planetarnog
prenosa, zbog poteško a u konstruktivnom izvo enju pogona ili ko enja svih elemenata, što je skop ano
sa izvo enjem niza šupljih vratila koja bi ulazila jedna u druga i izvo enjem ko nica za svaki od
elemenata.
152
Zato se kod vozila naj eš e upotrebljavaju planetarni prenosnici sa nekoliko redova prostih planetarnih
sistema kod kojih je omogu eno ko enje samo spoljnjeg zup anika sa unutrašnjih ozubljenjem (2). Kao
ko nice naj eš e se upotrebljavaju trakaste ko nice, a u novije vrijeme lamelne spojnice.
18.2.2 Kontinuirani prenosnici - mjenja i
Kontinuirani prenosnici omogu avaju neprekidnu izmjenu vrijednosti prenosnog odnosa transmisije i
neprekidnu predaju obrtnog momenta na pogonske to kove u formi koja odgovara idealnoj vu noj
karakteristici. Promjena obrtnog momenta ostvaruje se u zavisnosti od otpora puta, automatski ili putem
dejstva specijalnih mehanizama za regulaciju na prenosnik. Prema tome, kontinuirani prenosnici služe
za:
a) kontinuiranu promjenu prenosnih odnosa, esto i automatsku promjenu prenosnog odnosa,
b) izmjenu prenosnih odnosa po zakonu koji omogu ava najbolje vu ne i dinami ke karakteristike
pri datoj karakteristici motora,
c) ostvarivanju visokog stepena korisnog dejstva u širokom dijapazonu promjene eksploatacionih
režima.
Upotrebom kontinuiranih prenosnika dobije se veoma ravnomjerno kretanje vozila, pošto se obrtni
moment neprekidno dovodi na pogonske to kove, a sa druge strane smanjuje se mogu nost
preoptere enja pojedinih dijelova transmisije, što direktno uti e na njihov vijek trajanja. Ako se
kontinuirani prenosnici uporede sa stupnjevanim, može se zaklju iti da su kontinuirani prenosnici
složeniji po konstrukciji i imaju niži koeficijent korisnog dejstva.
Kontinuirani prenosnici mogu zamijeniti samo spojnicu i mjenja obi ne mehani ke transmisije ili
tvoriti kompletnu transmisiju. U prvom slu aju kontinuirani prenosnik se naziva kontinuirani mjenja , a
u drugom kontinuirana transmisija.
Upotreba ovakvih mjenja a je znatno rje a u odnosu na stupnjevane mjenja e ija je konstrukcija
mnogo jednostavnija a samim tim i izrada jeftinija.
Po konstrukciji kontinuirani prenosnici mogu se podijeliti na:
-
mehani ke kontinuirane prenosnike,
hidrauli ne prenosnike i
elektri ne prenosnike.
18.2.2.1 Mehani ki kontinuirani prenosnici
Relativno visok koeficijent korisnog dejstva i širok dijapazon kontinualnog prenosa broja obrtaja,
uslovljava veliki broj raznih konstrukcija. Ispitivanja su pokazala da postoji velika mogu nost primjene
mehani kih kontinuiranih prenosnika u transmisiji vozila.
Mehani ki kontinuirani prenosnici mogu se podijeliti u dvije grupe:
a) prenosnici sa elasti nom vezom,
b) prenosnici sa neposrednim kontaktom.
Prenosnici sa elasti nom vezom su takvi prenosnici kod kojih se promjena prenosnog odnosa vrši
promjenom položaja pokretnog diska gonjenog kaišnika, odnosno prenos izme u pogonskog i gonjenog
kajišnika se vrši klinastim remenom.
Prenosnik sa elasti nom vezom sastoji se od pogonskog agregata sa tegovima i gonjenog agregata sa
oprugama. Oba agregata imaju podjeljene klinaste remenice, od kojih je jedan dio stabilan a drugi
aksijalno pomjerljiv na vratilu, tako da se razmak izme u remenica može mijenjati. Na slici 188
šematski je prikazan frikcioni mjenja . Pogonsko vratilo obr e se brojem obrtaja n1. Za pokretni disk
153
Sl. 188 Frikcioni mjenja sa osnovnim elementima i prostornom šemom
pogonskog vratila vezan je centrifugalni regulator koji u zavisnosti od broja obrtaja vrši pomjeranje
pokretnog diska (z1). Kod gonjenog pokretnog diska zazor se obezbje uje oprugom (z2).
Pošto dužina klinastog kajiša (l) ostaje u svim uslovima ista to se odnos polupre nika r1 i r2 uzajamno
podešava tako da je odnos r1 / r2 promjenljiva vrijednost izme u dvije krajnje ta ke. Na slici 188
rikazani su krajnji položaji pogonskog diska.
Prenosni odnos se ra una iz izraza:
i
r2
r1
(188)
gdje su r1 i r2 – trenutne vrijednosti polupre nika remenica na kojima se nalazi kaiš, a odre eni su
neutralnim linijama popre nog presjeka kaiša.
Minimalne i maksimalne vrijednosti prenosnog odnosa odre ene su izrazima:
imin
r2 min
r1max
i imax
r2 max
r1 min
(189)
Kao najkarakteristi niji prenosnik sa elasti nom vezom može se uzeti mjenja DAF – variomatik
prikazan na slici 189.
Sl. 189 Mehani ki kontinuirani mjenja (prenosnik) sa elasti nom vezom (DAF – variomatic)
154
Obrtni moment se dovodi preko vode eg vratila (1) glavnog prenosa i istovremeno se predaje na dva
konusna zup anika (8), od kojih jedan omogu ava kretanje naprijed a drugi vožnju unazad. Zup anici su
postavljeni u ku ištu i oslonjeni na dva kugli na ležaja. Uklju ivanje zup anika (8) sa poluosovinama
ostvaruje se pomo u ogrlice (7). Na vanjskim krajevima poluosovina postavljeni su vode i koni ni
diskovi (6) koji su zup astim remenovima povezani za vo ene konusne diskove koji su vezani sa
pogonskim to kovima. Regulisanje prenosnog odnosa je automatsko. Pri pove anju broja obrtaja
motora, centrifugalna sila koja se javlja pri obrtanju tereta (3) vrši pomjeranje pokretnog konusnog diska
ka nepokretnom. Ovo izaziva premještanje pogonskog remena od centra ka periferiji i smanjuje prenosni
odnos transmisije.
Ako brzina vozila po inje da opada, npr. kao posljedica pove anih otpora, tada dolazi do razdvajanja
pogonskih diskova, a samim tim i do pove anja prenosnog odnosa transmisije.
Frikcioni prenosnici sa neposrednim kontaktom sastoje se od dvije toroidalne prirubnice (pogonske i
gonjenje) izme u kojih se nalaze dva do tri diska (kotrljajna tijela). Promjena prenosnog odnosa vrši se
promjenom položaja osa diskova. Sa ovakvim prenosnikom može se ostvariti prenosni odnos i do 10.
Idejna šema ovakvih prenosnika sa dva razli ita rješenja kotrljajnog tijela data je na sl. 190.
Sl. 190 Frikcioni prenosnici sa neposrednim kontaktom
18.2.2.2 Hidrauli ni kontinuirani prenosnici
Po principu radnog procesa hidrauli ni prenosnici (mjenja i) se dijele na:
-
hidrodinami ke i
hidrostati ke.
Kod hidrodinami kih prenosnika najve i zna aj ima brzina kretanja te nosti (ulja) unutar prenosnika,
pošto se prenos (kod hidrodinami ke spojnice) ili transformacija obrtnog momenta (kod
hidrodinami kog mjenja a – transformatora) obavlja na ra un iskorištenja kineti ke energije te nosti.
Zna i, hidrodinami ki prenosnik koji ima svojstvo da automatski i kontinuirano mijenja dovedeni obrtni
moment u odre enim predjelima naziva se hidrodinami ki mjenja ili hidrotransformator.
Hidrotransformator je šematski prikazan na slici 191. Sastoji se iz tri kola sa lopaticama i to kola pumpe
(P), kola turbine (T) i sprovodnog aparata (SA) koji obrazuju zatvoreni krug cirkulacije te nosti.
Lopatice radnih kola nisu kao kod hidrodinami ke spojnice ravne nego su zakrivljene ali tako da
omogu avaju minimalne gubitke energije pri protoku te nosti sa jednih lopatica na druge.
Za pove anje obrtnog momenta, dovedenog od motora mjenja u neophodno je na njegovoj turbini
ostvariti dopunski moment. Ovo se ostvaruje kolom sprovodnog aparata (SA) koje pove ava brzinu
strujanja fluida na ulazu u pumpu. Efekt pove anja obrtnog momenta kroz sprovodni aparat ostvaruje se
jer lopatice sprovodnog aparata imaju suprotnu zakrivljenost od lopatica turbine, tako da se pri prolazu
te nosti stvara reaktivno dejstvo. U sprovodnom aparatu esticama te nosti ponovo se vra a izgubljena
kineti ka energija u turbini, odnosno ponovo se pove ava moment koli ine kretanja fluida.
155
Sl. 191 Šema hidrodinami kog transformatora
Radi boljeg sagledavanja izgleda i konstrukcije hidrodinami kog transformatora na slici 192 dat je
djelimi ni presjek istog sa ozna enim najvažnijim detaljima.
Sl. 192 Hidrodinami ki kontinualni prenosnik
Sprovodni aparat je nepokretan i vezan je za ku ište transformatora. Postoje i rješenja gdje se sprovodni
aparat veže za pumpu i u tom slu aju hidrodinami ki transformator prelazi u hidrodinami ku spojnicu.
Hidrostati ki prenosnik kod koga se prenos obrtnog momenta sa pogonskog na gonjeni agregat vrši
pomo u te nosti u jednom zatvorenom sistemu, prikazan je šematski na slici 193
156
1 – hidrauli na pumpa;
2 – vod visokog pritiska;
3 – osovina kota a;
4 – hidrostati ki motor;
5 – vod niskog pritiska;
6 – prelivni vod;
7, 11, 12 – regulacioni ventil;
8 – rezervoar;
9 – zup asta pumpa sistema
za napajanje;
10 – filter.
Sl. 193 Hidrostati ki prenosnik
Sistem se sastoji od: pumpe (1), motora (4), cvjevovoda (2, 5), prelivnog voda (6), regulacionih ventila
(7, 11, 12), rezervoara (8), napojne zup aste pumpe (9) i filtera (10).
Postoji više varijanti postavljanja hidrostatske transmisije na vozilo. Na slici 194 je prikazano par
varijati ugradnje hidrostati ke transmisije na vozilu.
M – motor sui,
P – hidrauli na pumpa,
HM – hidromotor,
VP – vod visokog pritiska,
NP – vod niskog pritiska.
Sl. 194 Varijante ugradnje hidrostati ke transmisije na vozilu
Prva varijanta (sl. 194 a)) prikazuje hidrostati ki prenosnik koji ima funkciju mjenja a. Hidrostati ki
prenosnik sastoji se od hidropumpe i hidromotora. Postavljen je uz motor kao jedan blok. Obrtni
moment se prenosi preko kardanskog vratila na glavni prenos a zatim na poluosovine.
Druga varijanta (sl. 194 b)) sastoji se od jedne hidropumpe, a broj hidromotora zavisi od broja
pogonskih to kova. Ovdje hidrostati ki prenosnik igra ulogu transmisije. Prikazan je slu aj pogona na
sva etiri to ka.
Osnovni nedostatak hidrostati kih prenosnika je nizak stepen korisnog dejstva.
157
18.2.2.3 Elektri ni kontinuirani prenosnici
Rad elektri nih prenosnika bazira se na varijaciji obrtnog momenta generatora koji dobiva pogon od
motora sui.
Veoma važna svojstva elektri nih prenosnika su: unutrašnji automatizam bestepenog regulisanja
vrijednosti obrtnog momenta, veoma su pogodni za ugradnju, imaju mogu nost za jednostavan prenos
snage, ravnomjernu promjenu obrtnog momenta, lagano upravljanje i mogu nosti ko enja vozila
korištenjem elektri ne energije. Najširu primjenu od svih elektri nih prenosnika imaju prenosnici koji
dejstvuju pri konstantnoj ja ini elektri ne struje (generator – vu ni elektromotor).
Na in prenosa obrtnog momenta na pogonske to kove prikazan je na slici 195 gdje je:
M – motor sui, GES – generator za proizvodnju istosmjerne ili naizmjeni ne struje,
KB – komandni blok, EM – elektromotor, PT – pogonski to ak
Sl. 195 Šema elektri nog kontinuiranog prenosnika
Na slici 195 prikazan je elektri ni prenosnik kod koga su vu ni motori (EM) postavljeni direktno uz
pogonske to kove.
Automatizam promjene obrtnog momenta odvija se na slijede i na in: pri promjeni spoljnih otpora
kretanja mijenja se i obrtni moment na vratilu elektromotora, usljed ega se mijenja i ja ina struje kojom
generator napaja vu ni motor.
18.2.2.4 Hidromehani ki mjenja i
U savremenim vozilima, posebno autobusima u specifi nim uslovima vožnje (gradski saobra aj) sve
više se ugra uju kombinovani tzv. hidromehani ki mjenja i. Njihova prednost se najbolje vidi na
sl. 196 gdje je dat diagram vu ne sile jednog kombinovanog hidromehani kog mjenja a (kriva – 1) sa
dva stepena mehani kog mjenja a u odnosu na klasi an trostepeni mehani ki mjenja (kriva – 2).
FT
1
2
v
Sl. 196 Uporedni diagram vu ne sile na to ku (FT) za dva mjenja a
158
Kombinovani hidrodinami ki mjenja i su uglavnom automatizovani gdje je vrlo važan izbor programa
prebacivanja brzina mjenja a. Program se bira prema vrsti vozila i uslovima u kojima vozilo uglavnom
radi. Na sl. 197; 198; 199 dati su primjeri programa za izbor promjene stepena prenosa mjenja a za tri
razli ita režima vožnje za firmu Voith, mjenja DIWA D863.
Sl. 197 Program normalne vožnje kod automatskog mjenja a DIWA D863 firme VOITH
Sl. 198 Program štedljive vožnje kod automatskog mjenja a DIWA D863 firme VOITH
Sl. 199 Program vrlo štedljive vožnje kod automatskog mjenja a DIWA D863 firme VOITH
159
Na sl. 200 dat je primjer realizacije prenosnih odnosa jednog savremenog šestostepenog planetarnog
automatskog mjenja a firme ZF.
Sl. 200 Realizacija 6+1 prenosnih odnosa na planetarnom mjenja u 6HPP500 firme ZF
DS – direktna spojnica za premoš avanje pretvara a;
A, B, C – mokre frikcione spojnice, D, E, F – mokre frikcione ko nice
U nastavku su dati primjeri nekoliko automatskih hidromehani kih mjenja a, na sl. 201 do 206
Sl. 201 Automatski mjenja koji je konstruiran 1925 godine (Rieseler)
a 1927 godine ispitan u vozilu Mercedes Benz
160
Sl. 202 Prvi serijski automatski mjenja HYDRAMATIC firma GMC iz 1939 godine
Sl. 203 Automatski mjenja DYNYFLOW firme GMC iz 1948 godine
161
Sl. 204 Automatski mjenja firme Mercedes Benz iz 1961 godine
Sl. 205 Suvremeni automatski mjenja B500R firme Allison
162
Sl. 206 Mjenja TRANSMATIC firme ZF sa 16 stepeni prenosa i hidropretvara em
18.3 Zglobni (kardanski) prenosnici
Zglobni prenosnici služe za prenos obrtnog momenta izme u agregata ije su ose postavljene pod nekim
uglom jedna u odnosu na drugu, s tim da se taj ugao u toku eksploatacije vozila može stalno mijenjati.
Osim za prenos obrtnog momenta vode em mostu, kardanski prenosnik se tako er, primjenjuje pri
prenosu obrtnog momenta za pogon pomo nih agregata vozila (ure aj za samoistovar, ekrk itd.).
Kardanski prenosnici moraju ispuniti slijede e zahtjeve:
a) da nemaju popre nih oscilacija i bacanja vratila u svim mogu im dijapazonima brojeva obrtaja,
b) da omogu avaju ravnomjernost obrtanja vratila,
c) da imaju visok stepen korisnog dejstva i pri velikim vrijednostima ugla me u vratilima.
Ako kardanski prenosnici vežu agregate vozila smještene na ramu, ugao vratila obi no ne prelazi 2-3° i
zavisi od stepena ta nosti postavljanja agregata i deformacije rama. Ako su jedno ili oba vratila
smješteni tako da se pokre u zajedno sa mostovima taj ugao kod vozila može biti 15-20°, a kod
specijalnih vozila do 30° i više stepeni. Naro ito velik ugao me u vratilima koja vežu kardanski
prenosnici je kod poluosovina prilikom pogona na prednji most, i on može dosti i vrijednost 30-40° pri
maksimalnom uglu okretanja to kova prilikom ulaska vozila u oštru krivinu.
Na slici 207 šematski je prikazan položaj kardanskog vratila prilikom prenosa obrtnog momenta od
mjenja a (1) na pogonski most (3). Pošto je pogonski most elasti no vezan za ram (5) preko gibnja (4)
to u toku kretanja vozila dolazi do pomjeranja pogonskog mosta po kružnom luku pa kardansko vratilo
mora imati mogu nost kompenzacije promjenljive dužine.
5
4
1
2
3
1 – mjenja , 2 – kardanski prenosnik, 3 – vode i most, 4 – gibanj, 5 – ram
Sl. 207 Šema kardanskog prenosnika
163
Kardanska vratila prave se od tankostjenih eli nih cijevi kao što se vidi na slici 208. Da bi se
omogu ilo prilago avanje kardanskog vratila promjenljivoj dužini koja se javlja u toku eksploatacije,
vratilo se izvodi iz dva dijela, koja su me usobno aksijalno pomjerljiva duž žljebova.
Sl. 208 Kardansko vratilo sa kardanskim zglobovima
Aksonometrijski izgled kardanskog vratila dat je na sl. 209.
Sl. 209 Kardansko vratilo sa kardanskim zglobovima
Kardansko vratilo, kao cjelina mora biti izbalansirano, kako stati ki tako i dinami ki, da bi se izbjegla
vibracija vratila u pogonu i ostvario miran i bešuman hod vratila.
Stepen korisnog dejstva kardanskih prenosnika kre e se od 0,95 do 0,99.
Osnovna podjela kardanskih prenosnika može se izvršiti prema na inu rada, odnosno prenošenja
obrtnog momenta na vratilu sa promjenljivim uglovima. U tom smislu sve zglobne spojnice se mogu
podijeliti na elasti ne koje prenos obrtnog momenta ostvaruju zahvaljuju i elasti nim deformacijama
materijala koji se koristi za njihovu gradnju i šarnirne (zglobne), koje ovaj zadatak obezbje uju
posredstvom posebnih šarnirnih mehanizama.
Osim ove podjele, vrlo bitnu klasifikaciju zglobnih spojnica mogu e je u initi i u odnosu na kinematiku
prenošenja obrtnog momenta, odnosno ravnomjernost broja obrtaja kardanskog vratila.
Zglobne spojnice (kardanski zglobovi) mogu se podijeliti na:
-
Zglobove nejednake ugaone brzine (asinhrone). Zglobovi nejednake ugaone brzine prilikom
promjene ugla me u vratilima karakterišu se periodi nom neravnomjernoš u ugaonih brzina
vode eg i vo enog vratila. Zglobovi nejednake ugaone brzine mogu se izvoditi i kao elasti ni i kao
šarnirni.
164
-
Zglobove jednake ugaone brzine (sinhrone) koji se karakterišu jednakim ugaonim brzinama vode eg
i vo enog vratila pri bilo kakvoj promjeni ugla. Kardanska vratila sa sinhronim zglobovima
primjenjuju se kod pogona to kova na prednjem mostu (prednji pogon). Zglobovi jednakih ugaonih
brzina izvode se kao šarnirni.
18.3.1 Zglobovi nejednakih ugaonih brzina (asihroni zglobovi)
Naj eš e upotrebljavan zglob nejednake ugaone brzine je krstasti zglob koji je prikazan na sl. 210 sa
svim glavnim elementima.
Sl. 210 Asinhroni krstasti zglob
Usljed nejednakih ugaonih brzina vode eg i vo enog vratila dolazi do dodatnih naprezanja koja se
prenose na glavni prenos u vode em mostu i doprinose njegovom bržem habanju.
Šema krstastog zgloba data je na slici 211 a) i b) gdje je dato njihanje krsta kardana, tzv. “otvorenog
kardana” razli ite ugaone brzine.
Na slici 211 a) prikazan je položaj zgloba koji prenosi obrtni moment pod uglom . Ta ka P na
vertikalnoj viljuški opisuje krug polupre nika r u vertikalnoj ravni i vezana je za vratilo 1. Odgovaraju a
ta ka na horizontalnoj viljušci vezana za vo eno vratilo (2) tako er opisuje krug ali u ravni nagnutoj
pod uglom u odnosu na vertikalnu ravan.
I
P
II
1
r
a)
r1
1
II
I
I
1
2
II
2
P1
r1
b)
r
1
II
I
2
2
Sl. 211 Šema krstastog zgloba u dva karakteristi na položaja
165
Ta ka P vrši kružno kretanje u ravni I-I. Odgovaraju a ta ka na vratilu (2) vrši kružno kretanje u ravni
II-II. Presjek ravni I-I i II-II je osa oko koje se njiše krst kardana u granicama ugla .
Broj okretaja vratila (1) i (2) su isti ali su ugaone brzine 1 i 2 razli ite tokom jednog obrtaja vratila
(2). Iz uslova da se brzina kretanja ta ke P izrazi preko ugaonih brzina 1 i 2 (sl. 211 a)) važi:
vp
1
r
2
cos
2
r cos
(190)
odnosno,
1
(191)
Ako se pak brzina ta ke P1 izrazi preko ugaonih brzina
v p1
1
r cos
2
1
i
2
(sl. 211 b) važi:
r
(192)
odnosno,
1
1
cos
(193)
2
Odavde slijedi da se ugaona brzina w2 kre e u granicama:
1
cos
2
(194)
1
cos
za konstantnu vrijednost ugaone brzine 1.
Ovo zna i da i za slu aj 1 = const., ugaone brzina
varira u rasponu prema jedna ini (194), odnosno
d 2
da je u procesu rada kardanskog vratila prisutno ugaono ubrzanje
i u slu aju 1 = const.
dt
Ubrzanje izaziva dinami ko optere enje u vidu inercionog momenta, koji se može izraziti kao:
Mi
I
2
d 2
dt
(195)
gdje je I – momenat inercije masa rotiranja vratila (2). Zbog ovoga se naj eš e, za slu aj kardanskog
vratila sa zglobovima nejednakih brzina, koristi kombinacija vratila kao na slici 212, gdje je ulazna i
2
1
1
3
2
Sl. 212
Kombinacija kardanskih vratila koja omogu avaju istu
vrijednost ulazne i izlazne ugaone brzine
izlazna osa vratila nalazi u istoj ravni. U tom slu aju dinami ko optere enje prima samo vratilo (1)
sl. 212. Ovo optere enje se može minimizirati sa dimenzijama i masama vratila (1).
Raspored kardanskih vratila zavisi od broja vode ih mostova i pomo nih agregata. Na slici 213 dat je
šematski raspored kardana za slu aj pogona na zadnjim to kovima (sl. 213 a)), pogona na sva etiri
166
Sl. 213 Raspored kardanskih vratila za tri razli ita slu aja pogona vozila
to ka (sl. 223 b)) i pogona na šest to kova (sl. 223 c)).
18.3.2 Zglobovi jednakih ugaonih brzina (sinhroni zglobovi)
Ako se spoje dva zgloba nejednakih ugaonih brzina, tako da izme u njih bude ugao koji ostvaruje
pogonsko i gonjeno vratilo, onda e oni prenositi ravnomjerno ugaone brzine sa jednog na drugo vratilo.
Ovakvi sklopovi esto se zovu i homokineti ki zglobovi. Naj eš e se nalaze na vratilima pogonskih i
upravlja kih to kova vozila jer osiguravaju kontinuiran prenos obrtnog momenta pri bilo kom uglu
zakretanja. Na sl. 214 prikazano je nekoliko razli itih konstrukcije homokineti kih zglobova.
1, 5 – vilice na vratilu pogonskog kota a; 2, 3 - posebno oblikovani umeci;
4 – plo a homokinetskog zgloba; 6,7 – osovinice homokinetskog zgloba;
8 – kugle; 9 – obloga zgloba; 10 – ep.
Sl. 214 Homokineti ki zglobovi
167
Na slici 214 a) prikazan je homokineti ki zglob složen od odgovaraju eg spajanja dva obi na kardanska
zgloba. Zglobove nosi plo a homokinetskog zgloba 4 i ti su zglobovi u odnosu na plo u 4 postavljeni
simetri no. Neravnomjernost koju unosi prvi kardanski zglob otklanja drugi kardanski zglob. Uvjet je da
uglovi zakretanja jednog i drugog zgloba budu me usobno uvijek jednaki. To se postiže zglobno
vezanim osovinicama 6 i 7. Konstrukcija tih kardanskih zglobova identi na je konstrukciji kardanskih
zglobova obra enih u okviru kardanskih vratila.
Homokinetski zglob na slici 214 b) posjeduje umetke 2 i 3 posebna oblika. Umetci ostvaruju me usobni
zahvat u horizontalnoj ravnini, a preko kanala ostvaruju zahvat s vilicama vratila pogonskih kota a 1 i 5
u vertikalnoj ravnini. Cijeli je zglob smješten u oblozi zgloba 9. Omogu uje kontinuirani prenos
zakretnog momenta do kuta zakretanja kota a od 90°.
Taj tip zgloba ima niži stupanj korisnosti od stupnja kardanskog homokinetskog zgloba jer radi uz
korištenje trenja klizanja izme u sastavnih dijelova. Zahtijeva dobro podmazivanje.
Umetci 2 i 3 kod homokineti kog zgloba na slici 214 c) tako e su posebno oblikovani, a uz to plo ica 3
osigurava jednakost zakretanja vilica 1 i 5. Primjenjuje se za prijenos zakretnog momenta velikih
vrijednosti. Kod vozila pove ane prohodnosti primjenjuju se homokineti ki zglobovio kao na sl. 214 d).
U iskovanim vilicama izra eni su kanali u koje se smještaju kugle. Zglobovi su relativno jednostavni za
izradu i postoji više modifikacija. Uspješno rade do uglova 30°-32°.
18.3.3 Elasti ni zglobni prenosnici
Elasti ni zglobovi konstruktivno su rješeni naj eš e sa elasti nim diskom (sl. 215 a)) i sa kombinovanim
gumeno eli nim aurama (sl. 215 b)). Zglob sa elasti nim diskom, koji se obi no pravi od gumiranog
platna, zadovoljava pri radu kod koga se uglovi me u pogonskim i gonjenim vratilima nalaze u rasponu
od 3°-5°. Zglobovi sa gumeno- eli nim aurama, iji broj zavisi od veli ine obrtnog momenta koji se
prenosi, omogu avaju rad pod uglom me u vratilima do 12°. U posljednje vrijeme se sve rje e
upotrebljavaju u automobilskoj industriji.
Sl. 215 Crteži elasti nih zglobova
Na slici 216 data je skica prenosnih vratila sa elasti nim zglobom.
Sl. 216 Veza elasti nog zgloba sa prenosnim vratilima
168
18.4 Pogonski (vode i) most
Pogonski most služi za prenos obrtnog momenta od mjenja a ili preko kardanskog vratila (zavisno od
konstrukcije) na pogonske to kove. Osim toga, pogonski most mora primiti vertikalne, uzdužne i
popre ne sile koje se javljaju izme u kolovoza i rama ili karoserije vozila. Pogonski most može biti
prednji (osim pogona ima i funkciju mosta sa kojim se upravlja) ili zadnji pa se u zavisnosti od toga
konstruiše i na in prenosa obrtnog momenta na pogonske to kove.
Pogonski most mora ispuniti slijede e zahtjeve:
a) da obezbijedi translatorno kretanje vozila i potrebnu maksimalnu brzinu vozila u najve em
stepenu prenosa,
b) da vrši promjenu parametara snage u nepromijenjenom (stalnom) odnosu,
c) da promijeni ravan obrtanja vratila (izuzev u slu aju vozila sa motorom postavljenim popre no u
odnosu na uzdužnu osu vozila),
d) da prenosi obrtni moment na lijevi i desni to ak pri njihovim razli itim ugaonim brzinama,
e) da preko svog ku išta (ukoliko ga ima) omogu i prenos sila (aktivnih i rekativnih) izme u rama
ili karoserije vozila i pogonskih to kova (preko sistema za ovješenje),
f) da ima što manju težinu,
g) da ima što manje dimenzije, radi postizanja odgovaraju eg klirensa (rastojanja najniže ta ke
vozila od kolovoza).
U pogonskom mostu smješteni su mehanizmi transmisije koji služe za prenos obrtnog momenta na
pogonske to kove, i to:
-
glavni prenos,
diferencijal i
poluvratila.
Pogonski most obi no predstavlja gredu koja u sebi sadrži: glavni prenos, diferencijal i poluvratila. Kod
zavisnog ovješenja to kova, vode i most je kruta greda koja povezuje to kove (sl. 217 a)). U tom
slu aju glavni prenos i diferencijal obi no se postavljaju u ku ište pogonskog mosta. Rje e se glavni
prenos i diferencijal postavljaju na ram (ili karoseriju) vozila, dok kruta greda veže to kove (sl. 217 b))
a)
b)
c)
Sl. 217 Na ini ovješenja pogonskog mosta
(poluzavisno vješanje). Pri nezavisnom vješanju to kova sa klate im poluvratilima, ku ište pogonskog
mosta se pravi razdvojeno (slika 217 c)). Ako je nezavisno ovješenje izvedeno sistemom poluga, vode i
most tada prakti no nije samostalan agregat.
U zavisnosti od koncepcije gradnje, na motornom vozilu može biti jedan ili više pogonskih mostova a
mogu biti smješteni na zadnjem ili i na zadnjem i na prednjem dijelu vozila.
169
Koeficijent korisnog dejstva glavnog prenosa odre uje se na osnovu gubitaka usljed trenja me u
zupcima zup anika, usljed bu kanja maziva i trenja u ležajevima.
Kod jednostepenih glavnih prenosa sa konusnim zup anicima koeficijent korisnog dejstva o = 0,96, a
kod duple redukcije o = 0,92.
Obrtni moment koji glavni prenos prenosi na poluvratila se ra una kao:
Mo
Me
s
im
m
k
io
o
(196)
gdje su:
Mo – obrtni moment na gonjenom zup aniku glavnog prenosa,
Me – obrtni moment motora,
im – prenosni odnos u mjenja u,
m – stepen korisnog dejstva u mjenja u,
k – stepen korisnog dejstva kardanskog prenosnika,
io – prenosni odnos u glavnom prenosu,
o – stepen korisnog dejstva glavnog prenosa,
s – stepen korisnog dejstva spojnice.
Prenosni odnosi kod jednostruke redukcije se kre u u granicama io = 3-7, a kod duple redukcije
io = 5-12.
18.4.1 Glavni prenos
Zadatak glavnog prenosa je da prenosi snagu od izlaznog vratila mjenja a, odnosno zglobnog
prenosnika do diferencijalnog prenosnika uz pove anje obrtnog momenta i smanjenje ugaone brzine i
promjnu ravni obrtanja (naj eš e za 90°).
Konstrukcija glavnog prenosnika treba da zadovolji slijede e posebne uslove:
a) da obezbijedi neophodan (projektovani) prenosni odnos u vode em mostu (io) sa najmanjim
mogu im gabaritom kako bi se ostvario maksimalan klirens,
b) miran rad (mala buka),
c) da obezbijedi što ve u vrijednost stepena korisnog dejstva.
Postoje razli ite vrste glavnih prenosnika. U odnosu na konstrukciju mogu se podijeliti na:
-
zup aste i
pužne.
Zup asti glavni prenos se sastoji naj eš e od para konusnih zup anika (konusni i tanjirasti) (sl. 218 a))
ili od para cilindri nih zup anika (sl. 218 b)), koji se primjenjuju na vozilima kod kojih se ne zahtijeva
promjena ravni obrtanja, a to zna i u slu aju kada je motor postavljen poprijeko u odnosu na uzdužnu
osu vozila pri emu se i motor i pogonski most nalaze na istom dijelu vozila (prednjem ili zadnjem).
Konusnosno-tanjirasti zup asti parovi rade se sa spiralnim zubima (sl. 219 a)) i hipoidnim zubima
(sl. 219 b)). Kod spiralnih zuba ose zup anika se sjeku u jednoj ta ci, a kod hipoidnih se mimoilaze.
170
Sl. 218 Skica glavnog prenosa sa konusno-tanjirastim zup anicima (a)
i sa cilindri nim zup anicima (b)
Sl. 219 Konusno-tanjirasti glavni prenos sa spiralnim (a)
i hipoidnim zubima (b)
Rješenje sa hipoidnim zubima ima prednost zbog mogu nosti spuštanja težišta vozila, ostvarenja ve eg
prenosnog odnosna, prenosa ve ih obrtnih momenata, smanjenja buke, itd.
Pužni glavni prenos izvodi se pomo u pužnog prenosnika sa pužem (1) i pužnim to kom (2) (sl. 220).
Sl. 220 Glavni prenos sa pužnim prenosnikom
Glavni prenos u odnosu na broj redukcija može biti jednostepeni (sl. 218 i sl. 220) ili dvostepeni (dupla
redukcija) (sl. 221). Kod glavnog prenosa sa duplom redukcijom obrtni moment od kardanskog vratila
prenosi se preko para konusnih zup anika (1) i (2) i para cilindri nih zup anika (3) i (4) ili planetarnog
prenosa u samom to ku. Dupla redukcija, kao na slici 221 a) naziva se centralna. Osim ovakvog na ina
izvo enja, dupla redukcija može biti izvedena kao razdvojena (sl. 221 b) i c)). Prvi dio glavnog prenosa
obi no se nalazi u sredini vode eg mosta, dok se drugi dio glavnog prenosa može se nalaziti ili na
poluosovini (sl. 221 b)) ili u samom to ku (sl. 221 c)). Ako se drugi dio redukcije izvodi u to ku obi no
se tada primjenjuje planetarni sistem zup anika.
171
3
1
2
1
2
4
3
b)
a)
4
3
1
4
2
c)
Sl. 221 Glavni prenos sa duplom redukcijom
Radi boljeg razumijevanja u nastavku se daje nekoliko konstruktivnih rješenja glavnog prenosa sa svim
detaljima. Na slici 222 dat je primjer glavnog prenosa sa diferencijalom u ku ištu pogonske osovine,
jednostruka redukcija sa parom konusno-tanjirastih zup anika.
Sl. 222 Glavni prenosnik sa diferencijalom u ku ištu pogonske osovine
Na slici 223 dat je glavni prenos pomo u pužnog prenosnika, jednostruka redukcija, a na slici 224
glavni prenos (dvostruka redukcija), sa jednim parom konusno-tanjirastih zup anika i drugim parom
cilindri nih zup anika.
172
1 – puž,
2 – pužni to ak,
3 – satelit,
4 – bo ni zup anici,
5 – poluosovine.
Sl. 223 Glavni prenos pomo u pužnog prenosnika
Sl. 224 Glavni prenosnik sa diferencijalom, dvostruka redukcija
18.4.2 Diferencijal
Diferencijal (diferencijalni prenosnik) u pogonskom mostu služi za prenošenje obrtnog momenta na
lijevi i desni pogonski to ak pri njihovim me usobno razli itim ugaonim brzinama. Do ove razlike
dolazi pri kretanju vozila u krivini, zatim pri kretanju po neravnom putu i u slu aju razli itih
polupre nika to kova (nejednak pritisak u pneumaticima). Do ove razlike u ugaonim brzinama dolazi
173
usljed toga što to kovi u istom vremenskom periodu moraju da imaju razli ite obimne brzine (jer
prelaze razli ite puteve za isto vrijeme). Primjer razli itih brzina to kova vozila u krivini dat je na
sl. 225, gdje je v2 > v1, odnosno brojevi obrtaja to kova su u odnosu n2 > n1.
v2
D
v1
r2
r1
0
Sl. 225 Uslovi kretanja vozila u krivini
Izgled diferencijala sa glavnim prenosom preko konusno-tanjirastog zup astog para dat je na slici 226 i
slici 227, a na slici 228 data je pozicija diferencijala u sklopu pogonskog mosta.
1 – tanjirasti zup anik;
2 – ku ište diferencijala;
3 – trka ; bo ni zup anik diferencijala
(ili poluosovine);
5 – poluosovina;
6 – osovinica trka a.
Sl. 226 Glavni prenos sa diferencijalom
Sl. 227 Fotografija glavnog prenosa sa diferencijalom
174
1 – obloga zadnjeg mosta (ku ište);
2 – “poluosovina” (poluvratilo);
3 – bo ni zup anik diferencijala;
4 – trka ;
5 – nosa diferencijala ili ku ište;
6 – tanjirasti zup anik;
7 – korpa (ku ište) diferencijala;
8 – konusni zup anik;
9 – glavni pogon sa diferencijalom,
komplet.
Sl. 228 Zadnji pogonski most
Prilikom kretanja vozila kroz krivinu, to ak koji prelazi manji put pruža ve i otpor okretanju, jer ga ko i
podloga. U tom slu aju zup anik te poluosovine se ko i, te se preko ku išta i satelita pove ava broj
obrtaja poluosovine to ka koji prelazi duži put. Koliko se smanji broj obrtaja jednog to ka, toliko se
pove a broj obrtaja drugog. Pri kretanju vozila u pravcu, sateliti se ne obr u oko svoje ose nego tada
igraju ulogu klinova me u bo nim zup anicima poluosovina. Prilikom ko enja jednog od bo nih
zup anika poluosovine usljed pove anog otpora kotrljanja, sateliti po inju da se okre u oko svoje
osovine, te na taj na in pove avaju broj obrtaja druge poluosovine.
Ova osovina diferencijala u nekim slu ajevima otežava kretanje vozila na klizavom putu. Prilikom
propadanja jednog pogonskog to ka u blato ili pijesak, taj to ak ima veoma mali otpor kotrljanja
nasuprot to ku koji se nalazi na vrstoj podlozi. U tom slu aju to ak koji se nalazi na vrstoj podlozi
prestaje da se obr e, dok to ak koji je na dijelu podloge koja pruža mali otpor, preko diferencijala
dobiva pun broj obrtaja i vozilo ostaje nepokretno.
Princip rada diferencijala najlakše se može shvatiti na slici 229 i slici 230 gdje su date šeme
diferencijala i pravci kretanja pojedinih zup anika.
Sl. 229 Šema diferencijala sa glavnim prenosom
Na slici 229 je glavni prenos preko konusno tanjirastog zup astog para (1, 2). U ku ištu diferencijala (3)
nalaze se planetarni zup anici (41) i (42) na ožljebljenom vratilu poluosovina to kova (6) i sateliti (5).
175
Broj obrtaja koji se prenosi preko kardana na zup anik (1) je nk, a broj obrtaja tanjirastog zup anika (2)
je n i dobije se na osnovu prenosnog odnosa io i broja obrtaja nk. Zajedno sa zup anikom (2) okre e se i
ku ište (3) istim brojem obrtaja. U ku ište su ugra ene osovine satelita (5) i one se okre u zajedno sa
ku ištem oko ose obrtanja to kova. Okretanje satelita (5) izaziva okretanje i planetarnih zup anika (41) i
(42) sa brojevima okretaja n1 i n2. Ako su otpori na to kovima lijeve i desne strane isti, onda je i broj
okretaja n1 n2. Detaljnija analiza kretanja planetarnih zup anika (41) i (42) kao i satelita (5) može se
objasniti preko slike 230.
2
1
Sl. 230 Diagram brzine planetarnih zup anika
Brzina kretanja ose satelita je vo i definisana je brojem obrtaja tanjirastog zup anika glavnog prenosa i
dimenzijama diferencijala. Ovdje treba razlikovati dva slu aja vožnje:
-
vožnja u pravcu,
vožnja u krivini.
Kod kretanja u pravcu rad diferencijala je nepotreban. Ovdje je obodna brzina planetara (lijevog i
desnog) ista i jednaka je brzini osovinice satelita, tj.:
v1
v2
vo
(197)
odnosno,
v1 v 2
2v o
n1
2n o
n2
(198)
Ako su pak otpori puta razli iti, vozilo u krivini, itd. onda je n1 n2. Ali i dalje ostaje jednakost:
n1
n2
2n o
v' 1 v' 2
2v o
(199)
176
Ovo zna i koliko se smanjuje obimna brzina v’1 (za iznos “a” na slici 230) toliko se pove ava obimna
brzina drugog planetara v’2. U krajnjem ishodu jedna od brzina može biti v1 = 0, a brzina v2 = 2vo,
odnosno planetar (41) miruje, a planetar (42) se okre e duplo brže od ose satelita.
Pored diferencijala šematski prikazanog na slici 229 rade se diferencijali sa cilindri nim zup anicima
(sl. 231), diferencijali sa pužnim prenosom (sl. 232) itd. Sve do sada pobrojani diferencijali su, tzv.
simetri ni diferencijali i ugraduju se na pogonskim mostovima.
Sl. 231 Diferencijal sa cilindri nim zup anicima
4
2
1
3
3
2
5
1
1 – osa poluosovine,
2 – pužni to ak,
3 – puž,
4 – pužni to ak,
5 – ku ište diferencijala.
3
3
Sl. 232 Diferencijal sa pužnim prenosnicima
Pored njih postoje i tzv. asimetri ni diferencijali koji imaju razli itu raspodjelu momenata na izlazima.
Oni ustvari predstavljaju jednu vrstu razvodnika snage, gdje je konstrukcijom diferencijala definisana
procentualna raspodjela snage na izlaznim vratilima. Skice asimetri nih diferencijala date su na sl. 233 i
sl. 234.
3
4
5
1
2
3
1, 2 – planetarni zup anici, 3 – sateliti, 4, 5 – izlazne osovine
Sl. 233 Asimetri ni diferencijal
177
1, 2 – planetarni zup anici, 3 – satelitski zup anik dvostepeni
Sl. 234 Asimetri ni diferencijal
Specifi ni uslovi rada diferencijala su za slu aj da moment prijanjanja lijevog to ka postane tako mali
da nije u mogu nosti da prenese moment to ka (npr. pri maloj vrijednosti koeficijenta prijanjanja–led,
snijeg, blato), koji je potreban za savladavanje momenta otpora. Lijevi to ak e po eti da se okre e u
mjestu, a desni e se zaustaviti jer e snaga pote i linijom manjeg otpora, tj. na lijevi to ak i troši e se
sama na klizanje lijevog to ka. Vozilo e se zaustaviti, tj. bi e v2 = 0 dok e obimna brzina lijevog to ka
biti v1 = 2vo.
Da bi se ovaj nedostatak izbjegao, na vozilima koja se pretežno eksploatišu po teškim terenima
primjenjuje se blokiranje diferencijala (prinudno ili automatsko), tj. pomo u specijalnih mehanizama
vrsto se spajaju bo ni zup anici obiju poluosovina, te se blokirane poluosovine okre u kao kruto
vratilo.
18.4.3 Poluvratila (poluosovine)
Pogon vode ih to kova od glavnog prenosa zavisi od toga da li su ti to kovi upravlja ki ili su samo
pogonski. Ako se pogonskim to kovima i upravlja onda se pogon od glavnog prenosa dovodi do
pogonskih to kova pomo u zglobnih prenosnika jednakih ugaonih brzina. Ako se pogonskim to kovima
ne upravlja onda pogon to ka zavisi od tipa vode eg (pogonskog) mosta.
Zna i, prenos obrtnog momenta od glavnog prenosa sa diferencijalom do pogonskih to kova vrši se
preko pogonskih poluvratila.
Prenos obrtnog momenta na pogonske to kove mora ispuniti slijede e zahtjeve:
a) ostvariti pouzdan prenos od glavnog prenosa pri bilo kom mogu em položaju pogonskog to ka, koji
je diktiran sistemom ovješenja,
b) ostvariti prenos obrtnog momenta bez kolebanja vrijednosti ugaone brzine, bilo da se radi o zadnjim
ili prednjim pogonskim to kovima.
Pogonska poluvratila ( est naziv u literaturi – poluosovine) pogonskog mosta sa zavisnim oslanjanjem
(ovješenjem) (sl. 235) dijele se na tri vrste: polurastere ena, tri etvrtine rastere ena i potpuno
rastere ena. Pod pojmom “rastere enosti” u nazivu pojedinih vrsta pogonskih poluvratila podrazumijeva
se rastere enost od naprezanja poluvratila na savijanje.
Polurastere ena i tri etvrtine rastere ena poluvratila primjenjuju se na motornim vozilima nižih
nosivosti i sopstvene težine. Potpuno rastere ena poluvratila primjenjuju se na motornim vozilima ve ih
nosivosti i ve e sopstvene težine. Tri etvrtine rastere ena poluvratila se danas rijetko koriste.
178
a)
b)
c)
Sl. 235 Pogonska vratila pogonskog mosta sa zavisnim oslanjanjem
Na slici 235 a) prikazano je polurastere eno poluvratilo koje se svojim spoljnjim krajem (do to ka)
oslanja na kotrljaju i ležaj koji se nalazi u ku ištu pogonskog mosta. Ovo poluvratilo napregnuto je na
uvijanje (pri prenosu obrtnog momenta) i savijanje izazvano momentima od sve tri komponente sila
koje se javljaju u spoju pneumatik – tlo (Xt, Yt, Zt). Tri etvrtine rastere eno poluvratilo prikazano je na
slici 235 b). Ono je svojim spoljnjim krajem oslonjeno na ležaj koji je postavljen izme u glav ine to ka
i ku išta pogonskog mosta. Ovo poluvratilo je napregnuto na uvijanje i djelimi no na savijanje.
Savijanje zavisi od odnosa krutosti poluvratila i ležaja. Potpuno rastere eno poluvratilo prikazano je na
sl. 235 c) i kod njega postoji samo optere enje na uvijanje. Ovo važi samo pod uslovom da je ku ište
pogonskog mosta apsolutno kruto u odnosu na savijanje.
Sve vrste poluvratila unutrašnjim krajem ulaze u ku ište diferencijala i ožljebljenom vezom se spajaju sa
bo nim konusnim zup anicima diferencijala.
Kod pogonskog mosta sa zavisnim ovješenjem poluvratila i glavni prenos sa diferencijalom smješteni su
u ku ište koje je obi no izrajdeno od sivog liva, bilo kao jednodjelno sl. 236 ili višedjelno sl. 237.
Sl. 236 Jednosijelno liveno ku ište pogonskog mosta
179
Sl. 237 Višedjelno liveno ku ište pogonskog mosta
Na slici 238 prikazana je konstrukcija pogonskog mosta ako se pogonskim mostom vrši i upravljanje
(prednji pogonski most) kod zavisnog ovješenja (kruti prednji most). Na slici je vidljivo da je pogonsko
poluvratilo (4) izvedeno sa zglobnim prenosnikom jednake ugaone brzine a da glavni prenos ima duplu
redukciju.
Sl. 238 Pogon na prednji upravlja ki most (zavisno ovješenje) pomo u
poluvratila sa zglobovima jednakih ugaonih brzina
Na sl. 239 prikazan je prednji podonski most, koji je istovremeno upravlja ki most, sa klate im
poluvratilima i nezavisnim ovješenjem.
Sl. 239 Prednji pogonski most sa klate im poluvratilom kod nezavisnog ovješenja
180
18.4.4 Pogon na više mostova (razvodnik pogona)
Kod vozila koja su izra ena sa pogonom na više mostova, da bi se omogu io prenos obrtnog momenta
na pogonske to kove dodaje se još jedan agregat – razvodnik pogona. Uloga razvodnika pogona je da
vrši raspodjelu obrtnog momenta na pogonske mostove. Primjer smještaja razvodnika na vozilu sa
prednjim i zadnjim pogonom dat je na slici 240 gdje je raspodjela obrtnih momenata naprijed (Mp) i
nazad (Mz) razli ita.
Sl. 240 Položaj razvodnika pogona
Sa slike 240 vidi se da je uloga razvodnika snage za konkretan primjer da izvrši preraspodjelu snaga,
odnosno obrtnog momenta za savladavanje otpora na to kovima zbog razli itih težina vozila koja
otpadaju na prednju i zadnju stranu.
Primjer kretanja vozila u krivini, koje ima pogon na sva etiri to ka, gdje razvodnik pogona (D3) treba
da obezbijedi odgovaraju u raspodjelu broja, obrtaja što se vidi na slici 241.
v1‘
v1
D1
n1‘
n1
np
D3
v2
o
v‘2
nz
r 2‘
r2
n2
D2
n 2‘
Sl. 241 Šema vozila sa pogonom na etiri to ka u krivini
Konstrukciono, razvodnik pogona može biti riješen sa blokiranom ili diferencijalnom raspodjelom.
Vozila koja imaju više pogonskih mostova namijenjena su obi no za teške uslove eksploatacije, te se
181
esto u razvodniku pogona dodaje jedan par zup anika koji vrši redukciju broja obrtaja kako bi se dobile
što ve e vu ne sile na pogonskim to kovima (sli no mjenja u sa reduktorom).
Razvodnik pogona sa blokiranom raspodjelom izra en je tako da izlazna vratila koja vrše prenos
obrtnog momenta na pogonske to kove imaju iste ugaone brzine. On ne može rasporediti obrtni moment
u bilo kakvom omjeru (npr. u zavisnosti od optere enja pogonskog mosta). Odnos me u obrtnim
momentima, koji se dovode pojedinim pogonskim mostovima u slu aju primjene ovakvog razvodnika
zavisi od nekoliko parametara (radijusa okretanja vozila, razlike me u radijusima pogonskih to kova,
profila puta itd.). Jedan razvodnik pogona sa blokiranom raspodjelom i jednim stepenom redukcije
prikazan je na slici 242. Vratilo (1) dobiva pogon od mjenja a naj eš e preko kardanskog vratila.
Vratila (2) i (3) služe za pogon to kova na prednjem, odnosno zadnjem mostu. Vratilo (4) je pomo no
Sl. 242 Razvodnik pogona sa blokiranom raspodjelom i reduktorom
i na njemu se pored zup anika u stalnoj sprezi nalazi zup anik pomo u koga se ostvaruje dodatna
redukcija. Uklju ivanje prednjeg pogonskog mosta vrši se kandžastom spojnicom (5). Zup anik koji je
aksijalno pokretan na vratilu (1) u jednom slu aju služi kao spojnica – direktan spoj vratila (1) i (3), a u
drugom kao pogonski zup anik, kad je u sprezi sa zup anikom na pomo nom vratilu (4) – dodatna
redukcija.
Uklju ivanje oba pogonska mosta vrši se pri teškim uslovima eksploatacije (npr. mekan teren), dok se u
normalnim uslovima stanja podloge prednji most isklju uje.
Razvodnik pogona sa diferencijalnom raspodjelom prikazan je na slici 243. Obrtni moment se od
Sl. 243 Razvodnik pogona
182
vode eg vratila (1) predaje preko diferencijalnog prenosnika (2), (u ovom slu aju planetarnog) na vratila
(3) i (4) koja služe za pogon prednjeg, odnosno zadnjeg mosta. Vratila (3) i (4) mogu se u tom slu aju
obrtati sa nejednakim ugaonim brzinama. Raspored momenta me u pogonskim osovinama odre en je
svojstvima diferencijala i proporcionalan je optere enju na pojedini vode i most.
18.5 To kovi i pneumatici (gume)
Automobilski to ak se sastoji od gume i naplatka (felge). Naplatak je pogodnim na inom vezan za
ko ioni doboš koji se nalazi na pogonskom ili gonjenom mostu. Ako se to ak nalazi na pogonskom
mostu onda je ko ioni doboš povezan za poluvratilo. Veza pogonskog to ka sa poluvratilom prikazana
je na slici 244. To ak vozila na sebe prima optere enje svih masa vozila, a tako er i udara preko svog
elasti nog dijela (pneumatika). Pneumatici i sistem ovješenja omogu avaju da se ovi udari ne prenose
1 – glav ina,
2 – poluvratilo,
3 – ko ioni doboš,
4 – disk,
5 – naplatak,
6 – veza to ka sa glav inom.
Sl. 244 Veza pogonskog to ka sa poluvratilom
direktno na ram (šasiju) ili karoseriju vozila. Pošto se kretanje vozila ostvaruje uzajamnim dejstvom
to kova i kolovoza to to kovi primaju i predaju sve aktivne i reaktivne momente.
Kod upravlja kih to kova veza to ka sa poluvratilom ide preko zglobnih prenosnika. Primjer takve veze
dat je na slici 245.
Sl. 245 Veza upravlja kog to ka sa vratilom
183
To kovi za putni ka vozila razlikuju se konstruktivno od to kova za teretna vozila ve ih nosivosti i
autobuse, na šta uglavnom uti e dimenzija gume. Obi no se to kovi za putni ka vozila rade kao jedna
cjelina, dok se za teretna vozila i autobuse prave iz više lako razdvojivih dijelova, tako da se gume mogu
lakše montirati.
Oblici naplatka i dimenzije to kova su standardizovani. U zavisnosti od maksimalne brzine kojom se
kre u vozila mogu se upotrijebiti pune gume (do 25 km/h), a za sva ostala vozila standard JUS predvi a
isklju ivo pneumatike – gume napunjene zrakom.
Kao i to kovi i gume su standardizovane, a dimenzije (sl. 246) se obi no daju u colovima, nekad u
milimetrima a nekad kombinovano u colovima za jednu dimenziju a u milimetrima za drugu dimenziju,
Sl. 246 Dimenzije guma
npr.:
1. Guma obilježena samo u colovima:
5.20 x 12’’ – sa 5.20 ozna ena je dimenzija balona gume u colovima (A), a sa dimenzijom 12’’ dat
je pre nik naplatka (B).
2. Guma obilježena dimenzijama:
5.00 x 355 – sa 5.00 ozna ena je dimenzijama balona gume u colovima (A), a sa dimenzijom 355
dat je pre nik naplatka u milimetrima (B).
3. Guma obilježena dimenzijama:
165 x 380 date su sva u milimetrima gdje je 165 mm– pre nik balona (A), a 380 mm pre nik
naplatka (B).
4. Guma obilježena dimenzijama:
15 R x 185/60 je radijalna guma pre nika naplatka 15”, 185 mm je širina balona (A) i 60 predstavlja
procentualni odnos
D
100 .
A
Danas je vrlo intenzivan razvoj pneumatika kod vozila, kako nagaznog sloja, elasti nih bo nih strana
pneumatika, tako i strukture materijala od koga se rade pneumatici. Kod putni kih vozila se uglavnom
susre u pneumatici bez unutrašnje gume, ija je struktura vidljiva na sl. 247 a) a kod teretnih vozila
uglavnom postoji unutrašnja guma, iji se oblik vidi na sl. 247 b).
184
a)
to ak osobnog automobila bez
unutrašnje gume:
1 – naplatak; 2 – ži ani obru , jezgro;
3 – platneni uložak, karkasa; 4 – me usloj;
5 – gaze i sloj, protektor; 6 – gumeni
zaptivni sloj; 7 – ventil; 8 – disk
b) to ak teretnog vozila sa unutrašnjom
gumom:
1 – trodjelni naplatak (dio kotura);
2 – ži ani obru , jezgro; 3 – platneni
uložak, karkasa; 4 – me usloj; 5 – gaze i
sloj, protektor; 6 – unutrašnja guma;
7 – ventil;
Sl. 247 To ak vozila
Gume (pneumatici) se dijele na dvije osnovne vrste: dijagonalne i radijalne pneumatike. Osnova za tu
klasifikaciju je položaj niti platna unutar pneumatika sl. 248. Kod dijagonalnih guma niti platna
postavljene su dijagonalno, tj. ovijaju se oko torusa pod uglom 40° i predstavljaju normalne diagonalne
gume. Slu aj gdje je ugao
30° su diagonalno utegnute ili S gume. Slijede e niti postavljaju se
okomito na prvi sloj (kord), tre e okomito na drugi sloj itd. Izme u pojedinih slojeva (kordova) postoji
sloj gume tako da se kordovi me usobno ne dodiruju. Svi kordovi zajedno ine kostur (karkas)
pneumatika. Kod dijagonalnih pneumatika karkas je dosta krut što pneumatiku daje manju elasti nost a
ve u mogu nost da se zbog bo nih sila gubi kontakt na jednom dijelu gaze eg sloja (protektora)
pneumatika. Kod radijalnih pneumatika niti korda su postavljene u pravcu radijusa. Optere enje nosi
manji broj niti što ovoj gumi daje dobru elsti nost. Razlika u arhitekturi radijalne i dijagonalne gume
najbolje se vidi na sl. 249.
a) Dijagonalna guma
1. gaze i sloj – protektor,
2. bok gume,
3. karkasa,
4. ži ni obru -jezgra.
b) Radijalna guma
1. Gaze i sloj,
2. karkasa,
3. pojasevi,
4. ži ni obru -jezgro.
Sl. 248 Diagonalna i radijalna guma
Sl. 249 Arhitektura dijagonalne i radijalne gume
185
Profil vanjskog sloja gume (gaze eg) zavisi od uslova eksploatacije, te postoje gume koje se
upotrebljavaju u mjesecima bez snijega i zimske gume. U novijem razvoju vanjskog profila gume sve
ve a pažnja se posve uje profiliranju kanala po obodu gume, u cilju smanjenja otpora, posebno pri
vožnji po putu sa slojem vode.
Primjer šara protektora ljetne i zimske gume putni kog vozila vidi se na sl. 250.
a)
b)
Sl. 250 Šema protektora ljetne (a) i zimske (b) gume putni kog vozila
Sve dodatne oznake koje se nalaze na pneumaticima uglavnom zavise od proizvo a a istih, gdje svaki
proizvo a daje objašnjenje svih oznaka.
186
19. RAM I KAROSERIJA VOZILA
Motor, agregati transmisije i mostovi sa to kovima u vrš uju se za ram ili nose u karoseriju. Prema tipu
nose eg elementa vozila se dijele na: vozila sa ramom i bez rama.
Kod vozila koja imaju ram (teška vozila i laka vozila za ve i broj putnika) karoserija se postavlja na ram
i prima minimalna optere enja (u podru jima deformacije rama). Na ram se mogu postavljati karoserije
razli itih tipova, što omogu ava unifikaciju pogonskih agregata zajedno sa ramom.
Po konstrukciji ramovi se dijele na tri grupe (sl. 251): sa zatvorenim okvirom (a i b), sa središnjim
okvirom (c ) i sa X okvirom (d).
Sl. 251 Vrste ramova
Ramovi sa zatvorenim okvirom sastoje se od dvije uzdužne grede koje su me usobno povezane sa
nekoliko popre nih nosa a. Spajanje se vrši zakivanjem ili varenjem. Popre ni nosa i konstruišu se tako
da omogu uju smještaj motora, hladnjaka, agregata transmisije i drugih agregata vozila.
Da bi se omogu ilo postavljanje sistema ovješenja preko koga se veže karoserija, na ramu se obi no
postavljaju posebni nosa i. Ram vozila je veoma važan dio i pri konstrukciji vozila mu se posve uje
posebna pažnja, pošto je optere en veoma visokim optere enjima (stati kim i dinami kim).
Pri projektovanju rama naro ito se mora obratiti pažnja na:
a) Veli ine popre nih presjeka greda koje se biraju na osnovu prora una rama na savijanje i
uvijanje. Momenti savijanja koji djeluju na ram, mijenjaju se uzduž grede od vrijednosti nula do
maksimuma. Radi racionalnog korištenja materijala obi no se grede prave sa promjenljivim
popre nim presjekom.
b) Maksimalnu mogu nost sniženja visine težišta iznad tla.
c) Pravilnu dimenzionisanost, da bi se ostvarila potrebna krutost. U slu aju udara prednjeg dijela
grede rama u bilo kakvu prepreku, popre ni nosa i moraju izdržati ova naprezanja, da ne bi
došlo do smicanja jedne galvne grede u odnosu na drugu u uzdužnom pravcu.
Stati ko optere enje rama izazivaju težine motora, agregata transmisije i karoserije, a dinami ko
optere enje – sile i momenti koji se pojavljuju prilikom kretanja vozila.
Karoserija vozila služi za smještaj voza a, putnika i tereta. Zajedno sa ramom, karoserija obrazuje
osnovni nose i sistem vozila.
Karoserija se može za ram pri vrstiti elasti nom vezom. U tom slu aju se svi agregati vozila (motor,
mehanizmi transmisije i upravlja ki mehanizam) postavljaju na ram vozila. U ovom slu aju ram prima
sva optere enja koja se javljaju pri kretanju vozila.
Ako je karoserija kruto vezana za ram (pomo u zavrtanja, zakovicama ili zavarivanjem), sve sile koje se
javljaju pri kretanju vozila prima ram zajedno sa karoserijom. Ovakve karoserije nazivaju se
polunose e.
Kod nekih konstrukcija vozila funkciju rama vrši karoserija koja prima na sebe sva optere enja koja se
javljaju pri kretanju vozila. Ovakva karoserija naziva se samonose a.
U odnosu na tip vozila razlikuju se karoserije za putni ke automobile, autobuse i kamione. Osim opštih
Download

Трансмисја- PDF докумнет