Cutia de viteze planetară

ARGUMENT

Rolul cutiei de viteze este de a asigura prin modificarea raportului de transmitere al transmisiei varierea forţei de tracţiune şi a vitezei de depla¬sare în limite impuse de condiţiile de deplasare.

În plus, cutia de viteze asigură mersul înapoi al automobilului fără inversarea sensului de rotaţie al motorului şi întreruperea legăturii motorului de restul transmisiei când ambreiajul este cuplat.

În scopul asigurării unei bune adaptabilităţi a automobilului condiţiilor concrete în care are loc deplasarea, cutia de viteze trebuie să răspundă la o serie de cerinţe printre care :

— să aibă posibilitatea realizării unui număr cât mai mare de rapoarte de transmitere iar mărimea lor să fie determinată încât să asigure o utilizare raţională a puterii în condiţiile unor performanţe dinamice şi de economici¬tate ridicate;

— construcţia să fie simplă, robustă, uşoară, să aibă un randament mecanic ridicat şi funcţionare silenţioasă ;

— în exploatare să prezinte siguranţă şi întreţinere uşoară iar manevrarea să se facă cât mai comod.

Din punct de vedere constructiv, la o cutie de viteze se deosebesc : me¬canismul reductor ca parte ce realizează efectiv modificarea raportului de transmitere şi sistemul de acţionare prin intermediul căruia se comandă modificarea raportului de transmitere.

După modul de modificare a raportului de transmitere cutiile de viteze pot fi cu variaţia în trepte, cu variaţia continuă (progresivă) sau combinate.

După principiul de funcţionare cutiile de viteze pot fi mecanice, hidra¬ulice sau electrice.

După modul de acţionare deosebim cutii de viteze cu acţionare manu¬ală (neautomate), semiautomate şi automate.

Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai răspândite în construcţiile ac¬tuale, de automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin in¬termediul unor angrenaje de roţi dinţate (cutii de viteze în trepte) sau prin intermediul unor elemente de fricţiune sau impulsuri (cutii de viteze continue).

După numărul de trepte se disting cutii de viteze cu trei, patru, cinci sau mai multe trepte. În general, la obţinerea unui număr mai mare de cinci trepte se utilizează cutii de viteze din prima categorie înseriate cu reductoare în două trepte, care permit prin combinare obţinerea unui număr dublu de trepte (şase, opt sau zece trepte).

Principala caracteristică a mecanismelor planetare constă în faptul că axa geometrică a unei roţi dinţate se roteşte în raport cu axa centrală a me¬canismului. Aceste roţi execută o mişcare dublă şi anume o mişcare de rotaţie în jurul axei proprii şi o mişcare de revoluţie în raport cu axa centrală a me¬canismului.

Mecanismele planetare pot avea roti dinţate cilindrice sau conice. Cele conice se folosesc de obicei ca mecanisme diferenţiale în transmisia auto¬mobilului.

În construcţia cutiilor de viteze se folosesc de regulă mecanisme plane¬tare cu roţi dinţate cilindrice cu dinţi drepţi sau înclinaţi. Din punct de ve¬dere constructiv, aceste mecanisme se pot grupa după tipul angrenării în mecanisme planetare de angrenare interioară, exterioară sau mixtă. Dintre acestea, cea mai largă utilizare au primit-o mecanismele planetare cu an¬grenare mixtă a roţilor dinţate, deoarece realizează rapoarte mari de trans¬mitere la dimensiuni mici de gabarit.

I. DESTINAȚIA, CONDIȚIILE IMPUSE

ȘI CLASIFICAREA CUTIILOR DE VITEZĂ

1. DESTINAȚIA CUTIEI DE VITEZE

Rezistenţele la înaintare a automobilului variază în limite foarte largi în funcţie de condiţiile de exploatare. Rezistenţele sunt foarte mari la pornire, la urcarea rampelor şi pe drumuri rele. De ase¬menea, rezistenţele la înaintare variază cu direcţia şi intensitatea vântului, precum şi cu încărcătura automobilului.

În funcţie de mărimea rezistenţelor care apar la înaintarea automobilului, trebuie să se obţină la roţile motoare forţe de tracţiune suficient de mari pentru a învinge aceste rezistenţe. Forţa de tracţiune va trebui să varieze deci între o limită inferioară, la circulaţia cu viteze moderate pe drumuri orizontale şi o limită superioară, la pornire şi la urcarea pe o rampă.

Motoarele cu ardere internă cu care sunt echipate automobilele au urmă¬toarele particularităţi:

— turaţia nu poate depăşi o valoare maximă, denumită turaţie maximă ;

— nu pot funcţiona la o turaţie prea redusă, denumită turaţie minimă.

Deci puterea dezvoltată de motoarele cu ardere internă nu poate fi fo¬losită practic decât între două turaţii, minimă şi maximă, care sunt bine determinate pentru fiecare motor în parte.

Dacă nu s-ar folosi cutii de viteze, atunci pentru a învinge rezistenţele cele mai mari la înaintare, automobilul ar trebui echipat cu un motor de putere corespunzătoare. Dar pentru celelalte situaţii de mers, când rezistenţele au valori mai mici, motorul trebuie să lucreze numai cu o parte din puterea sa, deci o utilizare cu totul incompletă a puterii motorului.

Rezultă deci că automobilele oare folosesc motoare cu ardere internă, pentru o utilizare cât mai raţională a lor, trebuie să aibă intercalat între ambreiaj şi transmisia cardanică o cutie de viteze care are drept scop :

— să modifice forţa de tracţiune la roţile motoare, după cum variază

rezistenţele la înaintare, pentru o valoare constantă a turaţiei motorului ;

— să realizeze întreruperea legăturii dintre motor şi restul transmisiei ;

această întrerupere a legăturii se foloseşte pentru cazurile de pornire a motorului şi de staţionare a automobilului fără a opri motorul, pentru a nu menţine un timp mai mare ambreiajul în (poziţia decuplat, ceea ce are ca rezultat uzura rapidă a rulmentului de presiune ;

—să permită mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de

rotaţie a motorului.

Puterea automobilului este astfel folosită atât pentru pornire şi pentru drumurile cu rezistenţe mari cât şi pentru drumurile cu rezistenţe mici.

În primul caz, cea mai mare parte din putere este utilizată pentru învin¬gerea rezistenţelor şi numai o mică parte (sau chiar deloc) pentru mărirea vitezei ; iar în cazul al doilea, cea mai mare parte din putere este folosită pentru mărirea vitezei.