Materiele utilizate la constructia utiilor de viteze.

Rotile dintate se executa din oteluri aliate. Pentru marirea duratei de functionare, rotile dintate sint supuse unui tratament termochimic (cementare sau cianurare), urmat de tratamentul termic corespunzato. In cazul rotilor dintate care se cementeaza, se utilizeaza otelurile aliate de tipul 15 CO 8,18 MC 10, 18 MoCN 13X, 21 MoMc 12X, 13 CN 30 X, 21 TMC 12 sau 28 TMC 12 (STAS 791-66). Pentrurotile dintate care se cianureaza se folosesc, in general oteluri aliate cuCr-Ni-Mo. Arborii cutiei de viteze sint executati, in general, din oteluri aliate. Pentru arborii executati dintr-o bucata cu rotile dintate, se recomanda acelasi material ca si rotile dintate, iar pentru ceilalti arbori, oteluri aliate cu un continut mediu de carbon, de tipul: 41 MoC 11X, 40 C 10,50 VC 11 etc.Carterul cutiei de viteze este executat, de obicei, din fonta cenusie, nealiata de rezistenta medie. Pentru reducerea greutatii se utilizeaza si cartere din aliaje de aluminiu (Dacia, Oltcit).Materiale pentru arbori.Materialul pentru arborii din cutia din viteze trebuie sa asigure conditii complexe de rigiditate, rezistenta si duritate superficiala. In functie de constructia arborilor, pentru executarea lor se folosesc diferite oteluri, in majoritatea lor aliaje. Astfel, la arborii care se executa dintr-o bucata cu rotile dintate, materialul este cel recomandat pentru rotile dintate: 18MC 10, 13 CN 30 X 25 MoC 11 X A etc; la ceilalti arbori se recomanda otelurile aliate cu continut mediu de carbon, de tipul 40 C10, 41 Mo C11 X, 50VC 11 (STAS 791-66), cu calirea suprafetei. Fusurile arborilor se trateaza termic la duritatea minima HRC=53, iar canelurile dupa tratamentui termic trebuie sa aiba duritatea HRC=5660.

CUTIA DE VITEZE Generaliti

Cutia de viteze realizeaz, prin valori diferite ale rapoartelor de transmitere numite trepte de vitez, acordarea posibilitilor energetice ale motorului la cerinele energetice ele automobilului n micare cu asigurarea unor performane dinamice, de consum de combustibil i de poluare ct mai bune. Cutiei de viteze, a crei necesitate este determinat de incapacitatea motorului de a satisface diversitatea condiiilor de autopropulsare, ndeplinete urmtoarele funcii:schimbarea raportului de transmitere este func ia principal a unei cutii de viteze; se realizeaz astfel modificarea forei de traciune i a vitezei de deplasare n funcie de variaia rezistenelor la naintare i/sau de regimul de circulaie al automobilului; n plus ofer posibilitatea autopropulsrii automobilului cu viteze reduse, ce nu pot fi asigurate n mod direct de motorul cu ardere intern care are turaia minim stabil relativ mare;inversor al sensului de mers al automobilului cum sensul de rotaie al motorului este prin concepie unic, cutia de viteze conine elemente a cror dispunere permite, cnd este necesar inversarea sensului de rotaie a arborelui de ieire;decupleaz motorul termic de ro ile motoare (punct mort) deoarece, prin concepie, ambreiajul nu poate fi decuplat dect temporar,pentru situaiile n care este necesar func ionarea motorului cu automobilul imobilizat (ex: aducerea motorului n regim termic normal de funcionare la pornirea la rece), lanul cinematic este ntrerupt prin aducerea elementelor mobile de cuplare ntr-o poziie neutr.

n scopul asigurrii unei bune adaptabiliti a automobilului condiiilor concrete n care are loc deplasarea, cutia de viteze trebuie s rspund la o serie de cerinte, printre care s aib posibilitatea realizrii unui numr ct mai mare de rapoarte de transmitere, iar mrimea lor s fie determinatn aa fel nct s asigure o utilizare raional a puterii n condiiile unor performane economice, dinamice i de poluare optime pentru caracteristica motorului cu care conlucreaz;

construcia s fie simpl, robust, uoar, s aib un randament mecanic ridicat i funcionare silenioas ;

n exploatare s prezinte siguran i ntreinere uoar iar manevrarea s fie simpl, precis i comod; s prezinte o gam larg de utilizare. Dup modul de modificare a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi cu variaia n trepte, cu variaia continu (progresiv), sau combinate. Dup principiul de funcionare, cutiile de viteze pot fi mecanice, hidraulice sau electrice.

Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai rspndite la construciile actuale de automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje de roi dinate (cutii de viteze n trepte), sau prin intermediul unor elemente de friciune (cutii de viteze continue).

Dup modul de acionare deosebim cutii de viteze cu acionare manual (neautomate), cutii de viteze semiautomate i cutii de viteze automate.

Cutia de viteze este un mecanism complex, indispensabil oricarui vehicul motorizat. In acest articol vei aflacum functioneaza si ce rol are cutia de viteze, din ce este alcatuita si cum se utilizeaza corect. La un autovehicul, cutia de viteze face parte dinmecanismul de transmisie, si practic transmite puterea de la motor la roti, intr-un mod variabil, controlat, prin schimbarea rapoartelor de transmisie folosind schimbatorul de viteze. Cutia de viteze este formata din asa-zisele viteze, adicapinioane(roti dintate) de diferite marimi, care permit schimbarea raportului dintre viteza de rotatie a motorului si viteza de rotatie a rotilor. Astfel este posibila modificarea capacitatii autovehiculului de a se deplasa in conditii diferite de viteza si tractiune.

Cutiile de viteze sunt de mai multe tipuri, cele mai cunoscute fiind: cutia de viteze manuala cutia de viteze automata

Principiul de functionare al cutiei de viteze manuale:

La cutiile de viteze manuale, schimbarea treptelor de viteza se face folosindschimbatorul de viteze(maneta), care actioneazainelele sincronizatoare(sincroane) din interiorul cutiei prin intermediultimoneriei(mecansimul de legatura dintre schimbator si cutia de viteze), cupland astfel pinioanele vitezei respective. Pentru a schimba vitezele sunt necesare urmatoarele operatiuni: decuplarea cutiei de viteze de motor, prin intermediul ambreiajului, apasand complet pedala de ambreiaj; selectarea vitezei dorite, prin miscarea laterala a manetei de viteze; cuplarea vitezei(pinionului), prin deplasarea longitudinala a manetei de viteze, in directia vitezei dorite (indicata in general pe nuca schimbatorului); cuplarea cutiei de viteze de motorprin eliberarea progresiva a ambreiajului. Pe un arbore al cutiei de viteze exista o serie de pinioane, coroane dintate, inele sincronizatoare, precum si furca de actionare impreuna cu mansonul de cuplare. La actionarea manetei de viteze, o parghie deplaseaza furca de actionare in directia indicata de maneta, impingand inelul sincronizator peste coroana dintata. Rolul inelului sincronizator, sau sincron cum i se zice in mod popular, este de a sincroniza turatia arborelui cu turatia acestuia, permitand astfel cuplarea coroanei dintate cu mansonul de cuplare. In acest mod este conectat pinionul vitezei dorite cu arborele, fiecare viteza avand cate un pinion de diametru diferit pe arborele respectiv.

Exista cutii de viteze manuale cu un singur inel sincronizator sau cu doua (sincronizator dublu). Cele cu sincronizator dublu permit o cuplare mai usoara a vitezelor, in special a treptelor 1 si 2, care necesita o forta mai mare de actionare a sincronizatoarelor si de asemenea un timp mai mare. De aceea la unele masini introducerea in primele trepte de viteza este ceva mai greoaie, fata de cele superioare. De retinut este faptul ca majoritatea autovehiculelor nu au sincron pentru introducerea in mansalier.Din acest motiv masina trebuie sa fie in repaus pentru a putea cupla corespunzator marsarierul (arborii sa nu se roteasca in momentul cuplarii). De aceea uneori nu intra din prima in marsarier, mai ales cand cutia este mai uzata, sau trebuie asteptat cateva secunde pentru a putea cupla (arborii sa aiba timp sa se opreasca).

Debreierea dubla:Debreierea dubla reprezinta metoda prin care se trece dintr-o viteza superioara intr-una inferioara in conditii optime. Practic, atunci cand retrogradezi vitezele cu una sau chiar doua trepte,viteza de rotatie a arborelui trebuie maritapentru a se face o sincronizare cat mai eficienta. De aceea se recomanda ca dupa ce se scoate din viteza, sa se elibereze pedala de ambreiaj si sa se accelereze motorul pana la turatia dorita si apoi sa se apese din nou ambreiajul si sa se cupleze rapid treapta inferioara. Daca in momentul cuplarii, viteza de rotatie a arborelui este apropiata de cea ideala, cuplarea se va face foarte usor si rapid. Aceasta tehnica ajuta foarte mult cutia de viteze, lungindu-i semnificativ durata de viata. Defectiunile la cutia de vitezese datoreaza in special utilizarii defectuoase a acestia si a proastei intretineri. In ciuda faptului ca multi producatori de autovehicule nu mentioneaza schimbarea uleiului cutiei de viteze la interval regulat (ci doar completarea), acest lucru este recomandat pentru a ii prelungi durata de viata!

La fel ca si motorul, cutia de viteze are nevoie de ceva timp pentru a se incalzi si a functiona la parametri optimi. De aceea se recomanda ca in primele minute de deplasare, schimbarea vitezelor sa se faca lent, fara a tura prea mult motorul. La multe masini se simte cand cutia de viteze ajunge la temperatura normala de functionare, vitezele schimbandu-se ceva mai usor. In sezonul rece acest fenomen este cu atat mai accentuat. Cutii de viteze mecanice n trepte

Structural, cutiile de vitez n trepte sunt formate din lanuri cinematice paralele (utiliznd i elemente comune), egale ca numr cu treptele de vitez i constituite din reductoare cu roi dinate i axe fixe sau mobile (planetare). Aceste reductoare formeaz mecanismul reductor al cutiilor de vitez.

Funcionarea independent a lanurilor cinematice se asigur prin montarea n fiecare lan cinematic a ro ii cu cea mai mic turaie independent de rotaia arborelui de susinere (liber ). Funcionarea cutiei de viteze ntr-o anumit treapt se obine prin solidarizarea la rotaie a roii libere cu arborele de susinere. Pentru solidarizare se utilizeaz mecanisme de cuplare a treptelor.

Comanda cuplrii, selectarea treptei i meninerea treptei cuplate se face prin mecanismul de acionare.

Organizarea mecanismului reductor al cutiilor de viteze

Organizarea mecanismului reductor al cutiei de viteze este realizat n concordan cu:

-soluia de organizare a echipamentului de traciune (clasic, totul fa, totul spate, sau integral);-poziia motorului n raport cu axa longitudinal a automobilului (transversal sau longitudinal);

-dispunerea cutiei de viteze fa de motor (n prelungire, sau la partea inferioar a acestuia);-mrimea fluxului de putere transferat i cu numrul necesar de trepte de

vitez.La mecanismul reductor al cutiilor de viteze mecanice n trepte, raportul de transmitere (fig.4.1), se poate realiza prin participarea:-unui singur angrenaj de roi dinate cu axe fixe, cum este cazul cutiilor de viteze cu doi arbori (fig.4.1,a);

-a dou angrenaje de roi dinate cu axe fixe, ca n cazul cutiilor de vitez cu trei arbori (fig.4.1,b);-a trei angrenaje de roi dinate, dintre care dou cu axe fixe (organizate similar cutiei de viteze cu trei arbori) i unul cu axe mobile (reductor planetar) ca n situaia cutiilor de viteze cu multiplicator planetar (fig.4.1,c).

a)b)c)

.

Realizarea rapoartelor de transmitere prin angrenaje de roi dinate a- printr-un angrenaj; b-prin dou angrenaje nseriate; c-prin mai multeangrenaje

Pentru realizarea treptei de mers napoi (fig.4.2), fa de treapta de mers nainte, unul din lanurile cinematice ale mecanismului reductor se realizeaz cu trei roi din ate. Roata intermediar zi, montat pe un ax suplimentar ce angreneaz simultan cu roata condus z1 i cea conductoare z2 nu intervine asupra raportului de transmitere, dar impune pentru acestea un sens identic de rotaie.

Treapt de mers inainte:Treapt de mers inapoi:

-mrimea fluxului de putere transferat i cu numrul necesar de trepte de

vitez.La mecanismul reductor al cutiilor de viteze mecanice n trepte, raportul de transmitere (fig.4.1), se poate realiza prin participarea:-unui singur angrenaj de roi dinate cu axe fixe, cum este cazul cutiilor de viteze cu doi arbori (fig.4.1,a);

-a dou angrenaje de roi dinate cu axe fixe, ca n cazul cutiilor de vitez cu trei arbori (fig.4.1,b);-a trei angrenaje de roi dinate, dintre care dou cu axe fixe (organizate similar cutiei de viteze cu trei arbori) i unul cu axe mobile (reductor planetar) ca n situaia cutiilor de viteze cu multiplicator planetar .

a) b) c)

Realizarea rapoartelor de transmitere prin angrenaje de roi dinate a- printr-un angrenaj; b-prin dou angrenaje nseriate; c-prin mai multe angrenaje

Pentru realizarea treptei de mers napoi , fa de treapta de mers nainte, unul din lanurile cinematice ale mecanismului reductor se realizeaz cu trei roi din ate. Roata intermediar zi, montat pe un ax suplimentar ce angreneaz simultan cu roata condus z1 i cea conductoare z2 nu intervine asupra raportului de transmitere, dar impune pentru acestea un sens identic de rotaie.

a. Organizarea general a cutiei de viteze cu doi arbori

Cutiile de viteze cu doi arbori se ntlnesc frecvent la autoturismele i autoutilitarele uoare derivate din acestea cu motoare dispuse transversal sau longitudinal. Cutiile de viteze cu doi arbori dispun frecvent de 5 sau 6 trepte de vitez.ntr-o astfel de organizare cutia de viteze cuprinde:

-arborele primar sau arborele de intrare ce primete micarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului i include sau susine pinioanele conductoare ale angrenajelor;

-arborele secundar sau arborele de ieire ce sus ine sau include roile conduse ale angrenajelor i trasmite micarea direct sau indirect ctre puntea motoare.

Caracteristicile cutiei de viteze cu doi arbori sunt: intrarea i ieirea se face la o anumit distan (distana ntre axele angrenajelor) de aceeai parte, n cazul soluiilor de organizare a transmisiei de tip totul fa (totul spate), cnd n acelai carter cu cutia de viteze se gsesc nglobate transmisia principal i diferenialul, sau n pri opuse n cazul soluiei clasice-motor fa, punte motoare spate -soluie specific autoutilitarelor uoare, derivate din autoturisme; la transferul fluxului de putere particip un singur angrenaj de roi dinate, ceea ce determin fa de cutia de viteze cu trei arbori: -un randament superior n toate treptele, exceptnd priza direct; -o gam de rapoarte mai restrns pentru o aceeai distan ntre axe; extinderea gamei este posibil prin adaptarea unui raport subunitar pentru treptele 5 sau 6 cu valori de 0,7....0,85; n majoritatea cazurilor treapta de mers napoi este nesincronizat.

Schema cinematic i de funcionare a unei cutii de viteze cu cinci trepte de vitez pentru mersul nainte i cu una pentru mers napoi este prezentat n figura 4.3. In reprezentarea cinematic s-au utilizat simbolurile din tabelul 4.1.

Pe arborele primar aP se g sesc ntre lagre roile fixe 1, 2, 3, 4 i n consol roata liber 5; roile 1, 2, 3, 4 i 5 se afl permanent n angrenare cu roile 1', 2', 3', 4', montate libere i 5' montat fix pe arborele secundar as.

n vecintatea roilor libere se gsesc mecanismele de cuplare cu sincronizare s1,, s2, i s3, ce servesc la solidarizarea acestora cu arborii pentru

obinerea treptelor de mers nainte.Func ionarea cutiei de viteze pentru mers nainte ntr-o treapt oarecare are loc astfel: de la ambreiaj fluxul de putere se transmite arborelui primar ap, roiidinate conductoare r, roii dinate conduse r' i arborelui secundar as.

Legtura ntre roata liber i arborele pe care acesta se sprijin se face prin dantura de cuplare a sincronizatorului s la deplasarea manonului acestuia din poziia neutr.

Roile dinate 6, fix pe arbore primar, i 6', solidar cu manonul de cuplare al sincronizatorului s2 servesc la obinerea treptei de mers napoi. Cuplarea

treptei de mers napoi, posibil numai n poziia neutr a sincronizatoarelor s1, s2, i s3 se face prin deplasarea roii baladoare intermediare rb, n poziia n care

angreneaz simultan cu celelalte roi dinate 6 i 6'. Aflarea n angrenare a celor trei roi determin inversarea sensului de micare la arborele secundar fa de cazul cuplrii treptelor de mers nainte.b. Organizarea general a cutiei de viteze longitudinale cu trei arbori

Cutiile de viteze clasice cu trei arbori se utilizeaz la automobilele organizate dup soluia clasic sau cele cu traciune integral cu motorul dispus longitudinal.Arborii cutiei de viteze sunt: arborele primar sau arborele de intrare primete micarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului; arborele primar poart pinionul angrenajului permanent;

arborele intermediar conine urmtoarele roi fixe: -roata condus a angrenajului permanent, ce primete micarea de la arborele primar;-roile conductoare ale angrenajelor treptelor, cu excepia treptei de priz

direct;-arborele secundar sau arborele de ieire, care susine roile conduse ale angrenajelor treptelor i transmite micarea ctre puntea motoare.Caracteristicile unei astfel de cutii de viteze sunt: intrarea i ieirea sunt coaxiale i pot fi:-de aceai parte, n cazul soluiei de organizare a transmisiei de tip totul fa, cnd n acelai carter se gsesc nglobate i transmisia principal i diferenialul (solue utilizat pn n anii 80 pe autoutilitarele Renault Estafette);

-opuse.

Organizarea cinematic si schema de functionare pentru cutia de viteze cu doi arbori: a-organizarea cinematic; b-lanurile cinematice de funcionare n treptele 14;

c- lantul cinematic de funcionare n treapta de mers inapoi; d-lantul cinematic al treptei a 5-a.

CALCULUL SI CONSTRUCTIA CUTIEI DE VITEZE Cutiile de viteze actuale s-au diferentiat attcaprincipiu de functionare ct si ca mod de deservire. Din acest punct de vedere trebuie sa sefacadistinctie ntre agregatul de lucru ca transformator de cuplu si dispozitivul sau sistemul de actionare prin care se alegeregimul optimde functionare al cutiei de viteze. Rezistentele la naintarea autovehiculului variaza mult n functie de conditiile de concrete de deplasare si corespunzator acestora trebuie sa se schimbe si forta de tractiune la rotile motoare.Mareamajoritate a automobilelor actuale sunt echipate cu motoare cu ardere interna, a caror particularitate consta n faptul ca puterea maxima este dezvoltata la turatii foarte ridicate. Automobilul necesita puteri mari si la viteze mici, care nsa nu pot fi asigurate de motor datorita valorii relativ ridicate a turatiei minime stabile de functionare a acestuia. n consecinta, automobilul trebuie sa fie nzestrat cu un dispozitiv care sa permita schimbarea turatiei si momentul rotilor motoare n timpul mersului si sa asigure utilizarea integrala a puterii motorului la toate regimurile de functionare. Acestui scop i serveste cutia de viteze, care ndeplinestefunctia unui variator de cuplu si turatie n transmisia autovehiculului, asigurnd totodata posibilitatea mersului napoi si functionarea motorului la regim de mers ncet, n gol, atunci cnd automobilul sta pe loc.Alegerea tipului constructivCutia de viteze realizeaza, prin valori diferite ale rapoartelor de transmitere numite trepte de viteza, acordarea posibilitatilor energetice ale motorului la cerintele energetice ale automobilului n miscare cu asigurarea unor performante dinamice, de consum de combustibil si de poluare ct mai bune. Cutiei de viteze, a carei necesitate este determinata de incapacitatea motorului de a satisface diversitatea conditiilor de autopropulsare, ndeplineste urmatoarele functiuni:

- schimbarea raportului de transmitere:- este functia principala a unei cutii de viteze; se realizeaza astfel modificarea fortei de tractiune si a vitezei de deplasare n functie de variatia rezistentelor la naintare si/sau de regimul de circulatie al automobilului; n plus ofera posibilitatea autopropulsarii automobilului cu viteze reduse, ce nu pot fi asigurate n mod direct de motorul cu ardere interna care are turatia minima stabila relativ mare;

-inversoral sensului de mers al automobilului:- cum sensul de rotatie al motorului este prin conceptie unic, cutia de viteze contine elemente a caror dispunerepermite, cnd este necesara inversarea sensului de rotatie a arborelui de iesire;- decupleaza motorul termic de rotile motoare (punct mort):- deoarece prin conceptie, ambreiajul nu poate fi decuplat dect temporar, pentru situatiile n care este necesara functionarea motorului cu automobilul imobilizat, lantul cinematic este ntrerupt prin aducerea elementelor mobile de cuplare ntr-o pozitieneutra. - permite stationarea cu motorul pornit fara a apasa pedala de ambreiaj;atunci cand maneta de viteze este la punctul mort sau pe liber.

Decuplarea spontana din vitezase produce din cauza uzurii dispozitivului de fixarea treptelor sau din cauzauzurii mari a danturii de cuplare a pinioanelor.La autoturisme se folosesc de obicei cutii de viteze mecanice cu 5-6 trepte,iar la autocamioane cu 7-8 trepte.Exista si multe autovehicule cu cutii de viteze automate,la care nu este nevoie de interventie soferului pentru schimbarea treptelor de viteza decat la mersul cu spatele si la plecarea de pe loc.La unele cutii automate este posibila si schimbarea manuala a treptelor, fara pedala de ambreiaj, prin impingerea schimbatorului de viteze in fata sau in spate.Arborele interemediaral unei cutii de viteze, la unele autocamioane, andreneaza deobicei sipompahidraulica a instalatiei de basculare.

n scopul asigurarii unei bune adaptabilitati a automobilului conditiilor concrete n care are loc deplasarea, cutia de viteze trebuie sa raspunda la o serie de cerinte, prin care:- sa aiba posibilitatea realizarii unui numar ct mai mare de rapoarte de transmitere, iar marimea lor sa fie determinata n asa fel nct sa asigure o utilizare rationala a puterii n conditiile unor performante economice, dinamice si de poluare optime pentru caracteristica motorului cu care se conlucreaza;- constructia sa fie simpla, robusta, usoara, iar manevrarea sa fie simpla, precisa si comoda;- n exploatare sa prezinte siguranta si ntretinere usoara iar manevrarea sa fie simpla, precisa si comoda;- sa prezinte o gama larga de utilizare.Dupa modul de modificare a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi cu variatia n trepte, cu variatia continua (progresiva), sau combinate.Dupa principiul de functionare, cutiile de viteze pot fi mecanice, hidraulice sau electrice.Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai raspndite la constructiile actuale de automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje de roti dintate (cutii de viteze n trepte), sau prin intermediul unor elemente de frictiune (cutii de viteze continue).Dupa modul de actionare deosebim cutii de viteze cu actionare manuala, (neautomate), cutii de viteze semiautomate si cutii de viteze automate.Structural, cutiile de viteza n trepte sunt formate din lanturi cinematice paralele (utiliznd si elemente comune), egale ca numar cu treptele de viteza si constituite din reductoare cu roti dintate si axe fixe sau mobile (planetare).Aceste reductoare formeaza mecanismul reductor al cutiilor de viteza.Functionarea independenta a lanturilor cinematice se asigura prin montarea n fiecare lant cinematic a rotii cu cea mai mica turatie independenta de rotatia arborelui de sustinere (libera).Functionarea cutiei de viteze ntr-o anumita treapta se obtine prin solidarizarea la rotatie a rotii libere cu arborele de sustinere. Pentru solidarizare se utilizeaza mecanisme de cuplare a treptelor.Comanda cuplarii, selectarea treptei si mentinerea treptei cuplate se face prin mecanismul de actionare. Organizarea mecanismului reductor este realizata n concordanta cu:- solutia de organizare a echipamentului de tractiune;- pozitia motorului n raport cu axa longitudinala a automobilului;- dispunerea cutiei de viteze fata de motor;- marimea fluxului de putere transferat si cu numarul necesar de trepte de viteza. La mecanismul reductor al cutiilor de viteze mecanice n trepte, raportul de transmitere se poate realiza prin participarea:- unui singur angrenaj de roti dintate cu axe fixe, cum este cazul cutiilor de viteze cu doi arbori (fig.7.1,a);- a doua angrenaje de roti dintate cu axe fixe, ca n cazul cutiilor de viteza cu trei arbori (fig.7.1,b);- a trei angrenaje de roti dintate, dintre care doua cu axe fixe (organizate similar cutiei de viteze cu trei arbori) si unul cu axe mobile (reductor planetar) ca n situatia cutiilor de viteze cu multiplicator planetar (fig.7,c).

Lund ca elemente de baza arborii fata de care sunt dispuse angrenajele mecanismului reductor, cele mai frecvente solutii de organizare cinematica, functie de numarul acestora, sunt:- mecanismul reductor cu doi arbori: primar si secundar;- mecanismul reductor cu trei arbori, dispus longitudinal: primar, intermediar si secundar.Cutiile de viteze cu doi arbori se ntlnesc frecvent la autoturismele si autoutilitarele usoare derivate din acestea cu motoare dispuse transversal sau longitudinal.Cutiile de viteze cu doi arbori dispun frecvent de 5 sau 6 trepte de viteza. Organizare arborilor cutiei de viteze cuprind:- arborele primarsau arborele de intrare ce primeste miscarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului si include sau sustine pinioanele conducatoare ale angrenajelor;- arborele secundarsau arborele de iesire ce sustine sau include rotile conduse ale angrenajelor si transmite miscarea direct sau indirect catre puntea motoare. Caracteristicile cutiei de viteze cu doi arbori sunt:- intrarea si iesirea se face la o anumita distanta (distanta ntre axele angrenajelor) de aceeasi parte, n cazul solutiilor de organizare a transmisiei de tip totul fata, cnd n acelasi carter cu cutia de viteze se gasesc nglobate transmisia principala si diferentialul, sau n parti opuse n cazul solutiei clasice - motor fata, punte motoarespate - solutie specifica autoutilitarelor usoare, derivate din autoturisme;

Organizarea cinematica a mecanismului reductorArborii cutiei de viteze Arborii cutiilor de viteze se monteaza pe carter tinnd seama de organizarea ansamblului si de particularitatile de functionare ale fiecaruia dintre arbori. Ei sunt considerati arbori lungi. Lungimea lor este determinata de solutia constructiva aleasa, de numarul de trepte de viteza, de dimensiunile elementelor de cuplare si de felul etansarilor. De aceea, la proiectare trebuie realizata posibilitatea dilatarilor termice, pentru a nu se influenta marimea jocurilor din lagare.Lund n considerare deformatiile termice precum si necesitatea preluarii eforturilor axiale, rezultate din utilizarea angrenajelor cu roti dintate cu dantura nclinata si din mecanismele de cuplare, rezulta ca regula generala faptul ca lagarele pe care se sprijina arborii se monteaza unul fix n directie axial, pentru preluarea fortelor axiale, iar celalalt liber n directie axiala, pentru preluarea deformatiilor termice.Asamblarea componentelor ce urmeaza a fi solidarizate cu arborii (roti dintate, butuci ai sincronizatoarelor etc.) se realizeaza prin caneluri. Cel mai utilizat tip de caneluri este cel cu profil evolventic. Centrarea elementelor asamblate pe arbori se face pe canelurilor sau pe diametrul exterior. Centrarea pe flancuri este utilizata pentru componentele fara miscare relativa fata de arbore (roti fixe); centrarea pe diametrul exterior se utilizeaza n cazul rotilor montate liber.Arborele primarprimeste miscarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului, n cazul cutiilor de viteze transversale, sau prin intermediul ambreiajului si arborele primar are o constructie similara arborelui intermediar al cutiilor de viteza cu trei arbori.

n cazul cutiilor de viteze pentru autoturisme de talie mica si medie, rotile dintate sunt fixate pe arbore. Daca diametrele rotilor si arborelui sunt compatibile cu tehnologia de forjare, ele fac corp comun; daca diametrele sunt foarte diferite, rotile dintate sunt fixate prin fretare sau prin sudura prin frictiune.n cazul cutiilor de viteze ncarcate de momente de torsiune mari numai rotile treptelor inferioare (I, II) si mers napoi - caracterizate de diametre mici - fac corp comun cu arborele, celelalte fiind montate liber.De regula lagarul anterior preia numai sarcinile radiale, iar lagarul posterior si sarcinile axiale. n functia de marimea sarcinii axiale, lagarul posterior poate fi realizat cu rulmentul radial-axial cu bile (n cazul cutiilor de viteze transversale), sau cu rulment special dublu, cu bile sau role conice, ce poate prelua eforturile n ambele sensuri.n partea din fata antrenarea arborelui primar de catre discul condus de ambreiaj sau de catre arborele ambreiaj se face prin caneluri evolventice.Arborele secundaral cutiilor de viteze destinate autoturismelor organizate dupa solutia totul fata transversal sau longitudinal face corp comun cu pinionul cilindric sau conic al angrenajului transmisiei principale.Pe arborele secundar sunt montate liber rotile dintate conduse ale angrenajelor si fix radial si axial elementele imobile ale sincronizatoarelor.Arborele secundar se sprijina pe carter pe doua lagare, al caror tip constructiv depinde de tipul transmisiei principale (cilindric conic) si de momentul de ncarcare.Lagarul anterior, situat n imediata vecinatate a pinionului transmisiei principale, este un lagar radialLagarul posterior este un lagar ce poate prelua n ambele sensuri si sarcinile axiale dezvoltate n angrenajele treptelor si angrenajul transmisei principale.

Simboluri utilizate n schemele cinematice ale cutiilor de viteze

Elementul cutiei deSimbolulObservaii

viteze

Roata dinat 1 nu are nici o mobilitate fa

Roat dinat fixde arborele 2

Roata dinat 1 are o mobilitate (de

rotaie) fa de arborele 2. Cuplarea roii

Roat dinat libercu arborele se face prin elementele de

cuplare. Se utilizeaz n cazul roilor

permanent angrenate cu roata cojugat 3.

Roat dinatRoata dinat 1 are o mobilitate (de

translaie n sensul sgeii) fa de arborele

baladoare2.Cuplarea ei cu roata conjugat 3 se face

prin deplasare axial.

Elementul de cuplare 3 balador pe arborele

2, prin deplasare axial n sensul sgeii pe

ntr-unarborele 2 pn cnd dantura sa exterioar

angreneaz cu dantura interioar de

Elementsenscuplare a roii libere 1, anuleaz

demobilitatea roii libere 1 fa de arborele 2.

cuplare

Similar cazului anterior, cu deosebirea c

n ambeleprin deplasarea spre stnga sau spre

sensuridreapta elementul de cuplare 3 poate fixa

roile 1 sau 1 pe arborele 2

de-

Lagrrostogolire

de-

alunecare

Circulaiafluxului de

putere ncutia deIndic intrarea fluxului de putere

viteze

Indic ieirea fluxului de putere

70

exist posibilitatea cuplrii directe a arborelui primar cu arborele secundar realiznd astfel priza direct, situaie n care: -randamentul mecanic este maxim, deoarece fluxul de putere se transmite direct, fr intervenia angrenajelor; -zgomotul ansamblului este minim; rapoartele de transmitere ale tuturor treptelor, cu excepia treptei de priz direct se obin prin intermediul a dou angrenaje: angrenajul permanent i angrenajul treptei respective; aceasta determin lrgirea gamei de valori pentru

rapoartele de transmitere, n schimb se produce diminuarea randamentului mecanic;

n cazul n care cutia de viteze este fixat direct pe carterul ambreiajului, arborele primar al cutiei de viteze coincide cu arborele ambreiajului.

Schema cinematic i de funcionare a unei cutii de viteze cu trei arbori cu cinci trepte de vitez sincronizate pentru mers nainte i una pentru mers napoi este prezentat n figura 4.4.

Arborele primar ap (ce constituie i arborele ambreiajului fig.4.4,a) antreneaz permanent arborele intermediar ai prin perechea de roi dinate p-p'. Pe

arborele intermediar, solidare la rotaie cu el, se afl roile dinate 1, 2, 3 i 5, ce angreneaz permanent cu roile 1', 2', 3' i 5' de pe arborele secundar as, formnd

astfel perechi de roi dinate corespunztoare treptelor de vitez: I-a, a II -a, a III -a i a V -a.Angrenajul p -p', comun n toate lanurile cinematice de realizare a treptelor enumerate mai sus se numete angrenaj permanent.

Cuplarea uneia dintre treptele de mers nainte se face prin intermediul mecanismelor de cuplare cu sincronizare s1, s2, sau s3 (fig 4.4, b). Raportul de

transmitere se ob ine astfel prin dou angrenaje: angrenajul permanent i angrenajul treptelor I, II, III sau V.

Datorit coaxialitii ntre arborele primar ap i cel secundar as, prin deplasarea axial ctre stnga a manonului de cuplare al sincronizatorului s2 se

obine o legtur direct ntre cei doi arbori numit priz direct (cu raport de transmitere unitar i fr participarea angrenajelor de roi dinate). Aceast situaie corespunde treptei a IV-a (fig. 4.4,c).

Cuplarea treptei de mers napoi se face similar construc iei cu doi arbori prin deplasarea axial a roii baladoare intermediare rb, din poziia neutr n poziia n care angreneaz simultan cu celelalte dou roi 4 i 4'.Lagarele cutiei de vitezeSunt componente prin intermediul carora arborii mecanismului reductor se sprijina pe carter pentru a le permite: fixarea si ghidarea, rotatia si preluarea eforturilor n timpul functionarii.Principalele cerinte functionale sunt: functionarea silentioasa, capacitate portanta mare la un gabarit minim, durabilitate, reglaje minime n exploatare si sa permita variatiile de lungime ale arborilor.n constructia cutiilor de viteze sunt utilizate lagare cu alunecare (lagare fluide) si lagare cu rostogolire (rulmenti).

Alegerea tipului de lagar se face n functie de:

- organizarea transmisiei - carter comun al cutiei de viteze si al puntii motoare;

- pozitia motorului (transversal sau longitudinal), ce implica utilizarea unui angrenaj cilindric sau conic pentru transmisia principala;

- pozitia cutiei de viteze - n prelungirea motorului sau n partea inferioara a acestuia;

- tipul si marimea ncarcarilor - radiale, radial-axiale.Lagarele cu alunecare(fluide) pentru sprijinirea arborilor mecanismului reductor pe carter sunt utilizate n constructia cutiilor de viteza, deoarece necesita o ungere din abundenta (sub presiune), realizabila, obligatoriu prin utilizarea unei pompe de ulei.Avantajele acestui tip de lagar sunt: suporta sarcini radiale foarte mari la un gabarit minim (0,001 fata de 0,0015 n cazul rulmentilor cu bile, sau 0,003.0,005 pentru rulmenti cu role).

Utilizate cu preponderenta ca lagare la arborele cotit al motorului au fost adoptate si n constructia cutiilor de viteze amplasate transversal, n partea inferioara ale acestora. Ungerea comuna a motorului si cutiei de viteze se realizeaza de catre pompa de ulei.Lagarele cu rostogolire(rulmenti) sunt cele mai raspndite n constructia cutiilor de viteze, deoarece se adapteaza perfect ungerii prin barbotare.Tipuri de rulmenti utilizati n cutiile de viteza

n corelatie cu prezentarile de mai nainte si cu recomandarile din tabelul 7.1. n figura 7.4 se prezinta o sinteza a lagarelor cu rostogolire utilizate n cutiile de viteze.

Rulmentii au n componenta elemente de rostogolire - bile, role, ace - montate ntre inelul interior si inelul exterior. Inelele sunt solidarizate cu elemente fixe, respectiv mobile, ale lagarului.n cazul n care gabaritul disponibil este minim, unul dintre inele rulmentilor cu role cilindrice sau cu ace poate sa lipseasca, astfel nct corpurile de rostogolire sunt n contact direct cu un element exterior (ex. roata libera), sau interior (ex. arbore secundar).n acest caz aceste cai de rulare neconventionale ndeplinesc cerintele severe de calitate si duritate necesare bunei functionari.Montarea rulmentilor este dependenta de tipul lor. La rulmentii cu bile sau cu role cilindrice nu se monteaza niciodata cu strngere ambele inele, deoarece exista riscul deteriorarii lagarului prin diminuarea jocului de functionare. Pentru arbore (cazul general al rulmentilor cutiei de viteze) inelul interior se monteaza cu "strngere", iar inelul exterior cu "cu alunecare".Rulmentii cu role conice, n general, se monteaza pe arbore n pereche si n opozitie, n "X".Fortele axiale pot fi preluate si printr-un rulment compus - rulment biconic.Conceptia acestui tip de rulment simplifica constructia ansamblului. Jocul de functionare, determinat constructiv, este marcat pe rulment, fara a se putea intervenii asupra marimii lui.Rotile dintate

Rotile dintate utilizate la cutiile de viteze au dantura nclinata, cu profil n evolventa. Rotile dintate cu dinti drepti sunt simple si ieftine dar functioneaza zgomotos si se uzeaza rapid. Utilizarea lor este limitata de realizarea treptei de mers napoi, cnd se folosesc angrenaje decuplabile cu roti baladoare.Dantura nclinata se foloseste ntotdeauna cnd rotile dintate sunt n angrenare permanenta. Fata de cele cu dinti drepti sunt mai rezistente, permit micsorarea distantei ntre axe, functioneaza uniform si cu zgomot redus. Ca dezavantaje utilizarea danturii nclinate determina aparitia fortelor axiale cu necesitatea preluarii lor, iar n utilizarea angrenajelor permanente determina aparitia reducerea randamentului, prin frecarile suplimentare dintre roti si arbore, si lungimea cutiei, prin introducerea elementelor de cuplare. Unghiul de nclinare are valori cuprinse ntre 20.300, crescatoare de la prima spre ultima treapta de viteza.Profilul utilizat pentru dantura este profilul n evolventa, deoarece asigura sporirea capacitatii portante a danturii, permite corectarea danturii si realizeaza functionarea fara zgomot.Toate angrenajele cutiei de viteze sunt corectate pe naltime prin deplasarea profilului sculei n raport cu cercul de divizare al rotii. n acest caz, naltimea totala a dintelui ramne neschimbata, schimbndu-se numai raportul ntre naltimea capului si a piciorului dintelui. n cazul angrenajului, deplasarea pozitiva a sculei se aplica rotii dintate de diametru mai mic. n raport cu deplasarea normala, la care linia mediana a naltimii profilului sculei este tangenta la cercul de divizare al rotii, la dantura corectata scula este departata cu distantamde cercul de divizare, spre exterior. Coeficientulm, care exprima raportul dintre deplasarea radiala a liniei mediane a sculei si modulul danturii, se numeste coeficient de deplasare specifica. Prin deplasare specifica pozitiva, la aceeasi naltime totala a dintelui, ca n cazul danturii normale, creste naltimea capului dintelui; n schimb naltimea piciorului dintelui se reduce. n consecinta, razele cercurilor interior si exterior s-au marit; dintele este flancat de alte portiuni de evolventa, mai departate de cercul de baza, cu raze de curburi mai mari, respectiv cu forma mai plata. n felul acesta dintele a devenit mai robust la baza si mai ngust la periferie, iar grosimea dintelui masurata pe cercul de divizare a devenit mai mare dect jumatatea pasului. Rezulta ca la corijarea prin deplasarea pozitiva a sculei se obtine un dinte mai rezistent.La roata dintata cu diametrul mai mare se aplica deplasarea negativa a sculei, la care linia ei mediana se apropie de centrul rotii ramnnd distantata cumfata de cercul de divizare. n acest caz rezulta un dinte mai gros la periferie, nsa piciorul slabit.La rotile dintate ale treptelor superioare, unde rapoartele de transmitere sunt reduse si rotile au dimensiuni apropiate, se foloseste uneori corectarea danturii prin modificarea unghiului de angrenare de la 200la 17030' sau la 140.Prin reducerea unghiului de angrenare, gradul de acoperire creste iar presiunea normala pe dinte scade.n constructia cutiei de viteze, rotile dintate pot fi montate dependente de rotatia arborelui, sau independente (libere) de aceasta. S-a aratat ca rotile dependente pot fi executate mpreuna cu arborele, sau se monteaza pe arbori prinmbinaridemontabile sau nedemontabile.Rotile dintate libere, care prin rigidizare cu arborele secundar formeaza diferitele trepte de viteza, se monteaza fie rezemate direct pe arbore, fie rezemate prin lagare de alunecare, sau lagare de rostogolire (fig.7.5.).n figura 7.5.a. se prezinta solutia de montare a rotii libere direct pe canelurile arborelui intermediar. Pentru diminuarea frecarilor, zona de rezemare a rotii pe arbore este unsa fortat de uleiul centrifugal din canalele din arbore la rotirea arborelui. La solutia din figura 7.5.b., roata libera se monteaza pe arborele intermediar prin lagar de alunecare. ntre roata dintata si arbore se introduce o bucsa de bronz, care nlatura fiecare dintre piesele deotel. n figura 7.5.c. roata libera se monteaza pe arbore prin intermediul unui rulment cu ace ntr-o solutie constructiva asemanatoare cazului precedent.Ungerea lagarului este facuta printr-un sistem de canale practicat n roti.Deoarece rotile libere participa la realizarea treptelor de viteza prin solidarizarea lor cu arborele de sustinere prin intermediul mecanismelor de cuplare, rotile libere sunt prevazute cu danturi de cuplare. n vederea unei cuplari usoare, danturile de cuplare se executa cu module mici, astfel cala diametre de divizare reduse sa se dispuna de un numar ct mai mare de dinti.Rotile dintate din cutiile de viteze se executa dinotelaliat, respectiv otel aliat superior, la care se aplica diferite tratamente termice sau termochimice. Miezul dintelui trebuie sa fie tenace, pentru a suporta sarcinile mari de soc, si suficient de rezistent la ncovoiere, iar suprafetele de contact sa fie dure, spre a rezista la uzura.

Sincronizatorul cu blocare BORG-WARNERn figura 7.5. se prezinta constructia unui asemenea sincronizator. Sincronizatorul este dispus pe arborele secundar 9, ntre rotile dintate libere1 si 8. Rotile dintate sunt prevazute cu suprafete de lucru tronconice si cu danturi de cuplare.Mansonul 5 al sincronizatorului, centrat pe canelurile arborelui secundar, este fix n directie axiala. Pe circumferinta mansonului sunt practicate, la distante egale, trei goluri axiale, n care patrund penele de 4 ale fixatorului.Mansonul 5 este prevazut cu dantura exterioara, cu care cupleaza dantura interioara a mufei 3, care, prin deplasare axiala, poate angrena cu danturile de cuplare ale rotilor 1 sau 8. Penele de fixare 4 sunt prevazute n mijloc cu niste proeminente care se plaseaza ntr-un canal strunjit la mijlocul mufei de cuplare 3. Cele trei piese ale fixatorului sunt sustinute n mufa de cuplare de arcurile de expansiune 6.Inelele de sincronizare 2 si 7 sunt piese din bronz. Ele sunt prevazute cu o dantura exterioara (dantura de blocare) identica cu danturile de cuplare si cu trei canale frontale, n care patrund piesele 4 ale fixatorului, mpiedicnd rotirea inelului fata de mansonul 5.Folosind notatii din figura 7.5. n figura 7.6. sunt prezentate fazele de functionare ale sincronizatorului.Daca mufa de cuplare 3 este deplasata axial, prin fixatorul 4 si arcurile 6 este antrenat si inelul de sincronizare 7 (din partea deplasarii), care vine n contact cu suprafata de tronconica a rotii libere 8 (figura 7.6.a.). Deoarece latimea frezarilor din inele de sincronizare este mai mare dect a pieselor 4 ale fixatorului si anume cu jumatate din grosimea unui dinte de cuplare, sub actiunea momentului de frecare are loc o deplasare tangentiala a inelului de sincronizare fata de mansonul 5.Aceasta deplasare face ca dantura de blocare a inelului de sincronizare sa se interpuna n fata danturii mufei mpiedicnd naintarea ei (figura 7.6.b.). n momentul egalizarii vitezelor unghiulare, datorita fortelor tangentiale ce apar ntre dantura de blocare si dantura mufei, inelul se roteste si permite deplasarea axiala a mufei pna angreneaza cu dantura de cuplare a rotii libere (figura 7.6.c.).

Carterul cutiei de vitezeCarterul mecanismului reductor reuneste elementele ansamblului cutiei de viteze si le mentine n pozitia de functionare; protejeaza organele interne de mediul exterior si conserva uleiul necesar ungerii si racirii elementelor aflate n miscare relativa; permite fixarea ansamblului transmisiei pe carterul motorului n cazul grupului motopropulsor compact; n cazul transmisiilor organizate dupa solutia totul fata, nglobeaza mecanismele centrale ale puntii motoare: transmisia principala si diferentialul.Carterul cutiei de viteze trebuie sa ndeplineasca urmatoarele cerinte: sa fie rigid si usor, etans, dar bine ventilat pentru a evita suprapresiunea interna la cresterea temperaturii n functionare, putin mai zgomotos prin evitarea amplificarii vibratiilor provenite de la angrenaje si de motor, sa evacueze rapid caldura n timpul functionarii.Concepte tehnologiceConceptia carterului cutiei de viteze se face tinnd seama de: satisfacerea rolului functional; tipul de organizare a echipamentului motopropulsor si pozitia cutiei (longitudinala, transversala); seria de fabricatie; posibilitatile tehnologice; derivatele optionale ale cutiei de baza (4x2 fata, spate sau integrala).Desi carterul poate satisface poate diferite cerinte de fabricare, el poate fi necorespunzator din punct de vedere al zgomotului n functionare. Aceasta se datoreaza n general vibratiilor emise de angrenaje, vibratii care pot fi amplificate prin efectul de "membrana" al unora dintre partile laterale ale carterului.Diminuarea zgomotului se face printr-o nervurare corespunzatoare a peretilor ansamblului.n stare de proiect, carterul cutiei de viteze nu satisface dect rolurile principale enumerate. Tehnologia adoptata de constructor poate sa-i confere n plus un raport de calitate/pret optim.Complexitatea, forma si aspectul pieselor variaza n functie de: materialele utilizate (aluminiu sau fonta) procedeul de turnare a semifabricatelor.Alegerea materialului depinde att de aspecte functionale - ncarcare, zgomot, ct si de aspecte tehnologice - productia zilnica, procedeul de turnare si tehnologia de uzinare disponibila etc.De regula, n constructia unui carter al cutiei de viteze, datorita dificultatilor de obtinere a calitatilor suprafetelor la uzinare cu aceeasi viteza de aschiere si modificarii diferentiate a formei si dimensiunilor la cresterea temperaturii, se utilizeaza un singur tip de material.Carterele cutiilor de viteze ale autoturismelor si autoutilitarelor usoare se toarna din aliaje de aluminiu. Compozitia chimica depinde de procedeul de turnare.Astfel se utilizeaza aliajul:AS10U4 la turnarea sub presiune a pieselor de serie mare;AS9U4 la turnarea statica n cochila metalica a pieselor de serie medie;AS5U3 la turnarea n forma de nisip a pieselor prototip si serie foarte mica.Ventilatia carteruluiFrecarile dintre elementele aflate n miscare relativa sporesc temperatura interna, ceea ce determina dilatarea aerului si cresterea presiunii; la valori mari cresterea presiunii poate deforma garniturile de etansare, provocnd pierderi de ulei. Temperatura poate urca pna la 1500C si poate atinge chiar 1700C (la nivelul suprafetelor de frecare ale sincronizatoarelor).Pentru a evita scurgerile de ulei, cutiile de viteze sunt echipate cu o supapa de aerisire, ce permite iesirea sau intrarea aerului, dar opreste trecerea particulelor solide sau lichide.Amplasarea supapei se face n partea superioara a carterului, ntr-o zona n acre aceasta este protejata de stropii de ulei.Etansarea carterului cutiei de vitezeLa asamblarea elementelor ce constituie cutia de viteze exista doua tipuri de etansari:- etansari ntre elementele statice (ce formeaza carterul cutiei de viteze);- etansari ntre elementele cu miscare relativa (arbori, axe si carter).Tipul de etansare ntre elementele statice depind de abaterile admise ntre componentele ansamblului.n cazul preciziei necesare mari (ex.: semicartere) se utilizeaza o pasta de elastomer, ce formeaza un filtru etans ntre microneregularitatile suprafetelor frezate aflate n contact. n cazul etansarii capace/carter se utilizeaza garnituri din:- hrtie (ex.: carter ambreiaj/carter cutie de viteze la DACIA 1310);- elastomer de forma toroidala (ex.: capac treapta a V-a/carter cutie de viteze la DACIA Nova);- mastic de etansare n cazul unor capace din tabla ambutisata.

Cnd este necesara etansarea arborilor de transmisie intrare - iesire sau a axelor de comanda se apeleaza la mansetele de etansare cilindrice cu una sau cu doua margini de etansare.

Materialele utilizate n constructia acestora sunt dependente de regimul termic maxim al ansamblului cutiei de viteze: nitril (900C), poliacrilat (1200C) etc.

Constructia carterului cutiei de viteze

Carterul asamblat (fig.7.8) reprezinta o solutie specifica transmisiilorautoturismelor si autoutilitarelor usoare organizate dupa solutia totul fata, cu motorul amplasat longitudinal sau transversal. Uzinarea este mai complexa dect cazul carterului monobloc, deoarece se are n vedere existenta unor suprafete suplimentare - cele de asamblare si cele de centrare a elementelor componente. Este compus din mai multe elemente, care sunt uzinate mpreuna pentru a forma "carterul asamblat".

Carterul asamblat reprezinta o alta solutie ce poate fi obtinut prin turnare sub presiune a elementelor componente. Turnarea sub presiune confera pieselor finite: precizie mare, rigiditate satisfacatoarele si masa redusa.

Carterul asamblat al cutiilor de viteze longitudinale (fig.7.8.a.) satisface toate solutiile de organizare a transmisiei care sunt folosite cnd motorul este amplasat longitudinal: clasica, totul fata sau integrala. Constructia este realizata din doua semicartere ce contin n planul de asamblare axele arborilor.

a)b)Fig.7.8.Constructia carterului asamblatFixarea pe motor a cutiei de viteze se face fie printr-o flansa ce delimiteaza carterul ambreiaj, fie printr-un carter ambreiaj separat.

Carterul asamblat al cutiilor de viteze transversale (fig.VII.8.b.) este constituit din doua sau din trei elemente care au suprafetele de asamblare perpendiculare pe axele arborilor.

Solutia cu doua elemente este specifica cutiilor de viteze cu doi arbori si cinci trepte (ex. DACIA Nova), sau trei arbori si sase trepte (VOLVO M56, OPEL Calibra). Solutia cu trei elemente este specifica cutiilor de viteze cu doi arbori si sase trepte (FIAT Punto).

Elementele ansamblului sunt: carter ambreiaj si mecanismele centrale ale puntii motoare; carter mecanism reductor cutie de viteze si capac treapta a V-a (doi arbori, cinci trepte) sau carter treptele a V-a si a VI-a (doi arbori, sase trepte).

Organizarea general a cutiei de viteze transversale cu trei arbori

Gama cutiilor de viteze destinate echiprii autoturismelor i autoutilitarelor uoare cu motoare transversale s-a mbogit n ultimii ani cu o nou variant: cutia de viteze cu trei arbori.

Obiectivele principale ale apariiei acestei noi generaii de cutii de viteze au fost: sporirea momentului capabil de transmis, sincronizarea treptei de mers napoi, creterea numrului de trepte n condiiile unei construcii foarte compacte, similar cutiilor de viteze cu doi arbori ce dispun de patru trepte de vitez.

Organizarea cinematic si schema de funcionare pentru cutia de viteze cu trei arbori: a-organizarea cinematic; b-lanurile cinematice de funcionare n treptele de mers nainte; c-lanul cinematic de funcionare n treapta de mers inapoi; d-lanul cinematic al prizei directePentru satisfacerea acestor obiective, firmele RENAULT i VOLVO au apelat la o nou soluie de organizare: construc ia cu trei arbori - un arbore primar i doi arbori secundari paraleli, situai de o parte i de alta a acestuia.

Arborele primar, sau arborele de intrare, primete fluxul de putere al motorului prin intermediul ambreiajului. El include sau susine roile conductoare ale angrenajelor.

Arborii secundari, sau arborii condui, numii dup poziia pe care o au fa de primar - secundar inferior i secundar superior, susin sau includ roile conduse aflate permanent n angrenare i transmit direct sau indirect micarea ctre coroana transmisiei principale a punii motoare.Caracteristicile unor astfel de cutii de viteze sunt:

la transferul fluxului de putere particip un singur angrenaj de roi dinaate; schimbarea tuturor treptelor se face cu sincronizare; lungimea ansamblului este redus chiar n situaia existenei celei de-a asea trepte. Schema cinematic i de funcionare a unei cutii de viteze (VOLVO M56) cu trei arbori i 5+1 trepte sincronizate este prezentat n figura 4.5. Pe arborele primar ap se gsesc roile fixe 1, 2, 5 i roile libere 3 i 4 aflate

permanent n angrenare cu ro ile 1', 2' (libere) i 3', 4' (fixe) ale arborelui secundar inferior respectiv 5' situat pe arborele secundar superior. ntre roile libere 1' i 2' i 3 i 4 se afl sincronizatoarele s1 i s2 care servesc la solidarizarea acestora cu

arborii pentru obinerea treptelor de mers nainte I, II, III, i IV.Treapta a V-a (de suprapriz) este realizat prin angrenajul 5-5', format din roata dinat 5, fixat pe arborele primar i roata liber 5', cnd aceasta este solidarizat cu arborele secundar superior de sincronizatorul s3.

Treapta de mers napoi se obine prin angrenarea simultan a roii intermediare duble 1'-6 cu pinionul conductor 1 fix pe arborele primar i roata liber 6' solidarizat cu arborele secundar prin deplasarea manonului balador al sincronizatorului s3 ctre dreapta.

Pentru transmiterea fluxului de putere ctre mecanismele punii cei doi arbori secundari sunt solidarizai cu dou pinioane cilindrice cu dini nclinai, ce angreneaz simultan cu coroana transmisiei principale.

d. Organizarea general a cutiei de viteze longitudinale cu arbori multipli

O asemenea cutie de viteze este dezvoltat dintr-o cutie de viteze longitudinal cu trei arbori, completat cu un multiplicator de viteze.Obiectivul principal ale apariiei acestei noi generaii de cutii de viteze a fost creterea numrului de trepte n condiiile unei construcii foarte compacte, similar cutiilor de viteze longitudinale cu trei arbori.

Schema cinematic i de funcionare a unei cutii de viteze (TOYOTA) cu trei arbori i 5x2 trepte sincronizate de mers nainte i 1x2 trepte de mers napoi este prezentat n figura 4.6.

Organizarea cinematic i schema de funcionare pentru cutia de viteze transversal cu trei arbori:

a-organizarea cinematic; b- lan urile cinematice de funcionare n trepta a V-a; c-lanul cinematic de funcionare n treapta de mers napoi;

d- lanul cinematic de funcionare n prima treapt de vitez

Organizarea cinematic i schema de funcionare pentru cutia de viteze longitudinal cu arbori multipli

a-organizarea cinematic; b-lanurile cinematice de funcionare n treptele reduse (R); c-lanul cinematic de funcionare n treaptele normale (N)

Elemente constructive ale mecanismului reductor

a. Arborii cutiilor de viteze. Arborii cutiilor de viteze se monteaz pe carter innd seama de organizarea ansamblului i de particularitile de funcionare ale fiecruia dintre arbori. Ei sunt considerai arbori lungi. Lungimea lor este determinat de soluia constructiv aleas, de numrul de trepte de vitez, de dimensiunile elementelor de cuplare i de felul etanrilor. De aceea, la proiectare trebuie realizat compensarea dilatrilor termice, pentru a nu influena mrimea jocurilor din lagre.

Lund n considerare deformaiile termice precum i necesitatea prelrii eforturilor axiale, rezultate din utilizarea angrenajelor cu ro i dinate cu dantur nclinat i din mecanismele de cuplare, rezult ca regul general faptul c lagrele pe care se sprijin arborii se monteaz unul fix n direcie axial, pentru preluarea for elor axiale, iar cellalt liber n direcie axial, pentru preluarea deformaiilor termice.

Asamblarea componentelor ce urmenz a fi solidarizate cu arborii (roi din ate, butuci ai sincronizatoarelor etc.) se realizeaz prin caneluri. Cel mai utilizat tip de caneluri este cel cu profil evolventic. Centrarea elementelor asamblate pe arbori se face pe flancurile canelurilor sau pe diametrul exterior. Centrarea pe flancuri este utilizat pentru componentele fr micare relativ fa de arbore (roi fixe); centrarea pe diametrul exterior se utilizeaz n cazul roilor montate liber.Arborele primar al cutiilor de viteze cu trei arbori este i arborele condus al ambreiajului, asigurnd legtura cinematic ntre arborele cotit al motorului i cutia de viteze. El face corp comun cu pinionul angrenajului permanent i servete drept reazem arborelui secundar. Se sprijin pe dou lagre: unul anterior, fixat pe fusul din vecintatea motorului, i unul posterior, situat n carterul cutiei de viteze.

Lagrul anterior al arborelui primar este n aa fel ales, nct permite acestuia deplasarea axial n vederea compensrii deformaiilor termice; el nu preia fore axiale. Este dispus n volantul motorului cnd, este realizat cu rulment radial cu bile, sau n arborele cotit, cnd este realizat cu rulment cu ace sau role fr inel interior, sau cu buc antifriciune. Ungerea este asigurat cu unsoare consistent, n cazul lagrelor cu rostogolire, respectiv de grafit nglobat prin sinterizare n buca antifriciune n cazul lagrelor de alunecare.Lagrul posterior, din carterul cutiei de viteze, preia forele axiale n ambele sensuri i este prevzut cu soluii de etanare contra migrrii uleiului din carterul cutiei de viteze n carterul ambreiajului. De cele mai multe ori, acest lagr este realizat cu rulmeni radiali cu bile. Inelul interior al rulmentului se fixeaz pe arborele primar, sprijinndu-se ntr-o parte pe un umr al arborelui, iar n cealalt este fie strns cu ajutorul unei piulie crenelate asigurate cu o siguran, fie rezemat pe un inel de siguran montat ntr-un canal. Inelul exterior este fixat axial ntre carterul cutiei i capacul de nchidere al lagrului prin blocarea direct ntre capac i un inel de sprijin interior.

Dimensiunile lagrului posterior al arborelui primar se adopt de cele mai multe ori din considerente constructive, astfel nct arborele primar mpreun cu pinionul s poat fi introdus prin alezajul din carter.

n imediata vecintate a fusului lagrului din dreapta, n exteriorul cutiei de viteze, n capacul lagrului se monteaz elementul de etanare.

Suprafaa de contact a arborelui cu maneta de etanare este caracterizat de o rugozitate mic i o duritate sporit.Arborele intermediar al cutiei de viteze cu trei arbori, realizat cu roile dinate fixate (sau fac corp comun) cu arborele, este montat pe carter n partea inferioar prin intermediul rulmenilor

n general roile din ate ale treptelor inferioare (cu diametre reduse) fac corp comun cu arborele, iar ro ile dinate ale treptelor superioare sunt executate separat i solidarizate la rota ie de acestea cu ajutorul unor asamblri demontabile (caneluri) sau nedemontabile (sudur prin friciune, fretare). Fixarea n direcie axial a roilor care nu fac corp comun cu arborele se face prin intermediul inelelor interioare ale rulmenilor. Acestea, la rndul lor, pot fi fixate cu ajutorul a dou piulie, sau combinat piuli i inel de siguran montate la capete, n cazul rulmen ilor radiali, sau prin ajustare cu strngere, n cazul rulmenilor radiali axiali cu role conice.

Cea mai utilizat solu ie de lagre pentru arborele intermediar o constituie rulmenii radiali-axiali cu role conice monta i n ''X ''. Reglarea jocului n rulmenii conici se poate face fie cu ajutorul unor cale de reglaj montate ntre capac i inelul exterior corespondent al unuia din lagre, fie cu ajutorul unei piulie ce acioneaz asupra unui inel exterior.

Arborele secundar al cutiilor de viteze cu trei arbori se sprijin cu partea anterioar pe arborele primar, iar cu partea posterioar n carterul cutiei de viteze. El poart roile libere ale angrenajelor i butucii mecanismelor de cuplare (sincronizatoarelor).

Lag rul anterior al arborelui secundar, liber axial, este un lagr cu rulmeni cu role sau cu ace, n general, fr inel interior i exterior, sau avnd o buc antifriciune. Lagrul posterior al arborelui secundar se asigur ntotdeauna complet, n aa fel ca el s preia forele axiale provenite din utilizarea angrenajelor cu dantur nclinat . Dac prin acest lagr se realizeaz ieirea arborelui secundar n exterior, lagrul este prevzut cu soluie complet de etanare.Arborele primar al cutiei de viteze cu doi arbori primete micarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului, n cazul cutiilor de viteze transversale, sau prin intermediul ambreiajului i arborelui ambreiaj n cazul cutiilor de viteze longitudinale. De cele mai multe ori acest arbore primar are o construcie similar arborelui intermediar al cutiilor de vitez cu trei arbori.

n cazul cutilor de viteze pentru autoturisme de talie mic i medie, roile dinate sunt fixate pe arbore. Dac diametrele roilor i arborelui sunt compatibile cu tehnologia de forjare, ele fac corp comun; dac diametrele sunt foarte diferite, roile dinate sunt fixate prin fretare sau prin sudur prin friciune.

n cazul cutiilor de viteze ncrcate de momente de torsiune mari numai roile treptelor inferioare (I, II) i mers napoi - caracterizate de diametre mici - fac corp comun cu arborele celelalte fiind montate liber.

Arborele primar se sprijin pe dou lagre situate n carterul cutiei deviteze.De regul lagrul anterior preia numai sarcinile radiale, iar lagrul posterior i sarcinile axiale. n funcie de mrimea sarcinii axiale, lagrul posterior poate fi realizat cu rulmentul radial-axial cu bile (cazul cutiilor de viteze transversale), sau cu rulment special dublu, cu bile sau role conice, ce poate prelua eforturile n ambele sensuri.

n partea din fa antrenarea arborelui primar de ctre discul de ambreiaj sau de ctre arborele ambreiaj se face prin caneluri evolventice.Arborele secundar al cutiilor de viteze destinate autoturismelor organizate dup soluia totul fa transversal sau longitudinal face corp comun cu pinionul cilindric sau conic al angrenajului transmisiei principale.

Pe arborele secundar sunt montate liber roile dinate conduse ale angrenajelor i fix radial i axial elementele imobile ale sincronizatoarelor.

Arborele secundar se sprijin pe carter pe dou lagre, al cror tip constructiv depinde de tipul angrenajului transmisiei principale (cilindric, conic) i de momentul de ncrcare.

Lagrul anterior, situat n imediata vecintate a pinionului transmisiei principale, este un lagr radial cu bile sau cu role i preia de regul numai ncrcri radiale.

Lagrul posterior este un lagr ce poate prelua n ambele sensuri i sarcinile axiale dezvoltate n angrenajele treptelor i angrenajul transmisiei principale.

b. Lagrele cutiei de viteze sunt componente prin intermediul crora arborii mecanismului reductor se sprijin pe carter pentru a le permite: fixarea i ghidarea, rotaia i preluarea eforturilor n timpul funcionrii.

Principalele cerine funcionale sunt: funcionare silenioas, capacitate portant mare la un gabarit minim, durabilitate, reglaje minime n exploatare i s permit variaiile de lungime ale arborilor.

n construcia cutiilor de viteze sunt utilizate lagre cu alunecare (lagre fluide) i lagre cu rostogolire (rulmeni).Alegerea tipului de lagr se face n funcie de:-organizarea transmisiei - carter comun al cutiei de viteze i al punii motoare;- poziia motorului (transversal sau longitudinal), ce implic utilizarea unui angrenaj cilindric sau conic pentru transmisia principal;

- poziia cutiei de viteze - n prelungirea motorului sau n partea inferioar a acestiua;-tipul i mrimea ncrcrilor - radiale, radial-axiale;Lag rle cu alunecare (fluide) pentru sprijinirea arborilor mecanismului reductor pe carter sunt puin utilizate n construcia cutiilor de vitez, deoarece necesit o ungere din abunden (sub presiune), realizabil, obligatoriu prin utilizarea unei pompe de ulei.

Avantajele acestui tip de lag r sunt: suport sarcini radiale foarte mari la un gabarit minim iar coeficientul de frecare este minim (0,001 fa de 0,0015 n cazul rulmenilor cu bile, sau 0,003....0,005 pentru rulmeni cu role).

Utilizate cu preponderen ca lagre la arborele cotit al motorului au fost adoptate i n construcia cutiilor de viteze amplasate transversal, n partea inferioar ale acestora. Ungerea comun a motorului i cutiei de viteze se realiza de ctre pompa de ulei. Soluia a fost adoptat n cazul unei prime generaii de cutii de viteze transversale ce au echipat autoturisme PEUGEOT (104, 204, 205),CITROEN Bx sau RENAULT R14. Sunt frecvent ntlnite n cazul roilor dinate montate liber pe arbori.Mecanisme de cuplare a treptelor

La angrenajele de ro i dinate aflate permanent n angrenare, solidarizarea roii libere pentru realizarea treptei de vitez se face prin mecanisme de cuplare. Necesitatea mecanismelor de cuplare este impus de caracteristicile de funcionare ale cutiei de viteze la schimbarea treptelor de vitez, cnd ntre elementele anterior cuplate i cele care urmeaz a se cupla apar viteze unghiulare de rota ie diferite. In aceste condiii, pentru evitarea solicitrilor dinamice de impact la cuplarea treptelor, prin egalizarea vitezelor unghiulare este psibil numai prin manevre de conducere efectuate de conductor. Pentru a ilustra aceste manevre, n figura 4.11 este considerat un model simplificat de realizare a dou trepte succesive, k i k+1, ntr-o cutie de viteze cu doi arbori i este artat secvena corespunztoare celor dou trepte n diagrama de etajare a cutiei de viteze.Sincronizatorul PORSCHE este o soluie de sincronizator far blocare, deoarece elasticitatea inelului de sincronizare permite cuplarea treptei chiar dac sincronizarea nu este realizat. Construcia i funcionarea sincronizatorului sunt prezentate in figura 4.13. Sincronizatorul servete la solidarizarea la rotaie a roilor libere 3 i 10 cu arborele 4. Ro ile 3 i 10 montate prin intermediul rulmenilor cu ace 9, fac corp comun la una din extremiti cu un butuc cu canelur exterioar.

Constructia sincronizatorului Porsche

Elementul de cuplare 8, asamblat prin caneluri (cu strngere) pe pinionul liber, dispune, la periferie, de dantur exterioar de cuplare. Intr-o astfel deconstrucie, diametrul suprafe ei de frecare (sincronizare) este independent de dimensiunile pinionului, deci i de numrul su de dini. n partea opus danturii de cuplare este practicat un prag 16, sub forma unei creteri de diametru. Manonul (butucul) 6 al sincronizatorului este montat prin canelurile 14 pe arbore avnd acelai regim de rotaie cu acesta; exteriorul se limiteaz la trei zone de ghidare 7, pe care culiseaz manonul balador de cuplare1.

Inelul de sincronizare 12, de forma unui segment circular, constituie partea esenial a dispozitivului de sincronizare; la exterior, profilul este compus dintr-o suprafa conic racordat unei suprafee cilindrice. n canalul inelului ptrunde pintenul 16. Poziia axial fa de elementul de cuplare 8 este asigurat de ctre un inel de siguran 15.

Manonul balador 1 este prevzut la exterior cu un canal circular n care ptrunde furca de cuplare 13; la interior este prevzut cu dantura de cuplare 11, utilizat i pentru antrenare de ctre cele trei extremiti ale butucului sincronizatorului. Diametrul interior al coroanei dinate a manonului balador 1 este ceva mai mic dect diametrul exterior al inelelor de sincronizare 12, cnd acestea se gsesc n stare liber.

In figura se prezint etapele de cuplare ale unei trepte cu ajutorulsincronizatorului Porsche. La

inceputul cuplrii sub apsarea

furcii de comand, manonul

balador 1 se deplaseaz ctre

pinionul liber i intr n

contact cu poriunea conic a

ineluluidesincronizare1,2a)b)c)

determinndcomprimarea

acestuia. (fig, a).Fig. 4.14. Fazele de functionare ale

sincronizatorului Porsche

Subaciunea

a-intrarea n contact; b-comprimarea inelului de

momentului de frecare ceia

sincronizare; c-pozitia cuplat

naterentresuprafeelede

frecare, inelul de sincronizare,

solidar n rotaie cu roata liber prin elementul de cuplare 8 (din fig.), datorit faptului c are diametrul exterior mai mare dect diametrul de trecere al manonului balador 1 n tendina de nchidere apas suplimentar asupra dinilor manonului balador. Forele de frecare care apar n planul de alunecare determin deschiderea inelului, care mrete cuplul de frecare i, prin deformarea inelului de sincronizare, mpiedic manonul balador s nainteze ctre dantura de cuplare a elementului anexat pinionului liber. Rezult c sincronizatorul Porsche prezint un efect de autoamplificare, meninut pn la egalizarea vitezelor unghiulare ale arborelui i roii care se cupleaz.Dup egalizarea vitezelor unghiulare ale pinionului i arborelui, neexistnd micare relativ, manonul balador poate comprima inelul de sincronizare i nainta (fig.b) ctre pinionul liber, realiznd cuplarea (fig,c).

Sincronizatorul RENAULT face parte tot din categoria sincronizatoarelor cu blocare. Constructia unui astfel de sincronizator este prezentat n figura 4.18. Ro ile 1 i 5 sunt libere pe arborele 7. Inelul de sincronizare 1 (4 ), prin pintenii 8 capt mobilitate parial fa de ro ile dinate att n translaie, ct i n rotaie. Butucul 6 este fix fa de arborele 7 unghiular prin caneluri i axial prin inele de siguran, astfel c poate fi considerat ca parte a arborelui. Manonul balador 3 conine conurile conjugate de frecare i dantura interioar de cuplare cu butucul 6, fa de care poate culisa axial pentru cuplare cu danturile de cuplare ale roilor libere 1 i 5.

In pozi ia neutr (punct mort), cei trei pinteni ai inelului de sincronizare sunt aezai n degajrile pinionului liber, iar inelul este deprtat de pinion prin aciunea arcului circular. Deplasarea axial este limitat de contactul pintenilor cu butucul.

La punct mort, manonul de cuplare este n poziia median a butucului i nu este n contact cu nici un alt element. La cuplarea treptei, manonul de cuplare este elementul asupra cruia intervine conductorul pentru selectarea raportului, prin intermediul levierului cutiei de viteze, i deplasez manonul spre pinionul liber. Folosind notaii din figura 1, n figura 2 sunt prezentate fazele de funcionare ale sincronizatorului Renault.

n timpul deplasrii axiale, conul manonului vine in contact cu conul inelului de sincronizare (fig.2,a). Dac vitezele de rotaie sunt diferite, apare un cuplu de frecare ntre conuri, ce creeaz un cuplu rezistent.

Fig. 1. Constructia sincronizatorului Renault

a)b)

Fig. 2. Fazele de funcionare ale sincronizatorului Renault a-interzicerea cuplrii; b-poziia cuplat

Acesta antreneaz inelul de sincronizare n rotaie i aplic una dintre feele nclinate ale pintenilor pe anfrenul degajrii pinionului liber. Inelul nu poateavansa ctre pinionul liber i deci se opune naintrii manonului spre dantura de cuplare a roii libere.Aceast interdicie de cuplare dispare la egalizarea vitezelor celor dou elemente n contact.Cnd vitezele sunt egalizate, dispare i cuplul rezistent. Pintenii i inelul se deplaseaz spre pinion iar manonul cupleaz cu dantura pinionului liber (fig.4.19, b). Se realizeaz legatura: arbore - butuc - manon - pinion liber prin manonul ce leag pinionul de butuc i prin butucul ce leag manonul de arbore.

Revenirea la "punctul mort" se face cnd se acioneaz asupra manonului n sens invers. Danturile de cuplare nu se mai gsesc n contact. Pinionul redevine liber pe arbore; arcul circular reaeaz inelul de sincronizare n poziia de lng butuc i sistemul se gsete n poziia iniial.

e) Sincronizatorul NEW PROCESS (PEUGEOT) este un sincronizator cu boluri de blocare. Construcia unui sincronizator Peugeot este prezentata n figura 4.

Fig. 4.Construcia sincronizatorului New Process (Peugeot)

Pentru cuplarea uneia dintre roile libere 1sau 8 de pe arborele 9,

manonul baladoar 4, solidar la rotaie cu arborele 9 prin butucul canelat 10, fa de care are mobilitate relativ de translaie, este deplasat axial spre stnga. Inelele de sincronizare 3 i 6 sunt legate ntre ele ntr-o poziie invariabil prin trei boluri 5 nituite la capete de inalele de sincronizare. Bolurile traverseaz mansonul de cuplare iar pentru a interzice cuplarea naintea sincronizrii sunt realizate cilindrice cu diametrul n trepte. Ansamblul este completat de un arc circular 11 poziionat n

canalul mansonului.

Folosind notaii, n figura 4. sunt prezentate fazele de funcionare ale sincronizatorului.

Poziia neutr (fig. 4 a), se obine cnd manonul balador 4 este meninut de furca de comand a selectorului vitezei n poziie neutr. Arcul circular 11, aezat n cresttura bolului 5, menine inelele de sincronizare 6 n poziie neutr fa de discurile conjugate de frecare 7.

La deplasarea axial a manonului datorit legturii elastice realizat prin fixatorul format din arcul 11 sunt antrenate i inelele de sincronizare 3 i 6, pn cnd inelul 6 vine n contact cu suprafaa conic de frecare 7 a roii 8 (fig.4., b). Prin frecarea ce ia natere ntre suprafeele din contact se realizeaz egalizarea vitezelor unghiulare ale mufei 4 i roii 8. Pentru ca deplasarea spre dreapta a manonului i angrenarea lui cu dantura de cuplare a ro ii 8 s fie permis numai dup egalizarea vitezelor unghiulare se folosesc bolurile de blocare 5. Atta timp ct exist

vitez relativ ntre suprafeele n contact (fig.4, c), sub aciunea momentului de frecare apare o descentrare a bol ului 5 fa de alezajul su din manonul 4. n acest fel, deplasarea n continuare este oprit de umrul bolului 5 , chiar dac fora axial de acionare depete fora capabil a fixatorului elastic 11.La egalizarea vitezelor unghiulare, sub aciunea forei axiale de acx ionare, bolurile se centreaz (fig.4., d) i mufa 4 poate avansa spre stnga pn intr n angrenare cu dantura de cuplare a roii 8 (fig. 4., e i f).

Calculul de rezistenta si verificare angrenajelorde roti dintateFortele din angrenaje

Angrenajele cutiilor de viteze se verifica prin calcul la ncovoierea dintilor si la presiunea de contact, n conditiile solicitariisub actiunea sarcinilor de regim si sarcinilor dinamice (sarcini de vrf).Pentru calculul danturii exista mai multe metode, dintre care cea mai frecvent folosita este metoda lui Lewis.Aceasta metoda considera ca ntregul moment se transmite prin intermediul unui dinte, considerat ca o grinda ncastrata si ca asupra dintelui actioneaza forta normala Fndupa linia de angrenare N-N si este aplicata la vrful dintelui.Forta nominala se distribuie pe fsia de contact dintre dintii aflati n angrenareproducnd ca solicitare principala presiuni specifice de contact.Functie de momentul de torsiune Mcal arborelui, forta tangentiala se determina cu relatia:unde: Mc -momentul la arborele rotii conducatoare a angrenajului.Fig. 7.11.Definirea fortelor din rotile dintate cilindrice cu dantura nclinataForta nominala se calculeaza cu formula:Componenta radiala se calculeaza cu formula:si solicita dintele la compresiune.Componenta axiala, care se calculeaza cu formula:nu determina solicitari asupra dintelui. Calculul de rezistenta la ncovoierePe baza ipotezelor aratate, efortul unitar efectiv de ncovoiere este dat de relatia:unde:- z - numarul de dinti ai rotii conducatoare;-=1,85-i- coeficient de repartizare al efortului.Coeficientul de repartizare al efortului tine cont de gradul de acoperire, iar pentru aceasta calculam gradele de acoperire frontal si suplimentar.Pentru calculul gradului de acoperire frontal se utilizeaza relatia:iar pentru gradul de acoperire suplimentar, utilizam relatia:unde:- Re1, Re2- razele cercurilor de vrf ale rotilor din angrenajul de calculat;- Rb1, Rb2- razele cercurilor de baza;

Pentru calculul la sarcini nominale de regim, la determinarea valorii efective a efortului unitar de ncovoiere, momentul de calcul este determinat de momentul maxim al motoruluiMmaxsi de raportul de transmitere de la motor la angrenajul calculat prin relatia:n cazul metodei Lewis, cnd se considera ca ntreg momentul de torsiune se transmite printr-un singur dinte si se neglijeaza efectul compresiunii axiale dat de componenta radiala a fortei normale, rezulta o supradimensionare a danturii. Pentru evitarea supradimensionarii, n calculul de verificare valorile efective ale efortului unitar se compara cu eforturile admisibile la ncovoiere pentru materialul utilizat; efortul admisibil de ncarcareaise adopta, n mod conventional, cu valori mai ridicate celor definite din conditia de rezistenta la valoarea nominala a momentului:unde:- c=1,5 - coeficient de siguranta.La calculul de verificare al rotilor dintate la sarcini dinamice maxime (care apar la cuplarea brusca a ambreiajului si la frnarea brusca cu ambreiajul cuplat), momentul de calcul Mcse determina cu relatia:unde:- MM- momentul maxim al motorului;- i't- raportul de transmitere de la motor la angrenaj;- kd=1,5 - coeficientul dinamic.Valorile efective ale efortului unitarefse compara n acest caz cu efortul unitar de curgerecal materialului rotilor dintate. Calculul de rezistenta la presiunea de contactSub actiunea solicitarilor de contact de pe flancurile dintilor poate aparea oboseala straturilor de suprafata (sub forma de ciupituri, sfarmari si mai rar cojire) si deformarea plastica a flancurilor dintilor (sub forma de laminare, ciocanire, ncretire, ridare).Determinarea presiunii de contact la sarcini nominale (de regim) se face utiliznd relatia lui Hertz:unde:- ym- coeficientul de material;- yfc- coeficient de forma n punctul de rostogolire;- yc- gradul de acoperire asupra capacitatii flancurilor.Deformarea permanenta a flancurilor dintilor la solicitarile de contact are loc cnd eforturile unitare de contact, fie datorita unor suprasarcini, fie datorita ungerii sau randamentului termic necorespunzator, depasesc limita de curgere.Pentru calculul de rezistenta la presiunea de contact sub actiunea sarcinilor de vrf, momentul Mcse nlocuieste cu momentul dinamic Md. Verificarea la durabilitate a angrenajelorn afara unei rezistenteinsuficiente la sarcini nominale sau de vrf, scoaterea din functiune a angrenajelor n exploatare apare frecvent datorita depasirii limitei de rezistenta a materialului, provocata de sarcini periodice variabile. Durabilitatea angrenajelor este caracterizata de capacitatea de functionare ndelungata pna la atingerea valorilor maxime permise ale uzurilor si pna la aparitia oboselii materialului.Pentru efectuarea calcului de durabilitate se considera ca motorul dezvolta un moment mediu echivalent Mech, la o turatie medie echivalentaech.Momentul mediu echivalent se calculeaza cu relatia:unde:- Mrmed- momentul mediu la rotile motoare;- icvmed- raportul de transmitere mediu al cutiei de viteze;-t- randamentul mecanic al transmisiei.Pentru calculul momentului mediu la rotile motoare se utilizeaza relatia:unde:-forta specifica medie la rotile motoare;- Ga- greutatea automobilului;- rr- raza de rulare a rotii;- i0- raportul de transmitere al transmisiei principale.Raportul de transmitere mediu al cutiei de viteze icvmedse determina cu relatia:unde:-k- timpul relativ de utilizare a treptei de viteze;- icvk- raportul de transmitere n treapta k de viteza;- n - numarul de trepte ale cutiei de viteze.Turatia medie echivalenta se calculeaza cu relatia:unde:-- viteza medie de deplasare a automobilului.Numarul de solicitari la care este supus un dinte, pe durata exploatarii ntre doua reparatii capitale (considerat ca durabilitate necesara), se determina cu relatia:unde:-- timpul relativ de utilizare a treptei respective;- S - spatiul parcurs de automobil ntre doua reparatii capitale;- i"t- raportul de transmitere de la rotile motoare pna la angrenajul calculat;- rr- raza de rulare a rotii.Calculul la solicitarea de oboseala la ncovoiereDeterminarea efortului unitar efectiv de ncovoiere la solicitarea de oboseala se determina, prin nlocuirea momentului Mccu Mechi't, Mechfiind determinat si i'traportul de transmitere de la motor la angrenajul calculat.Eforturile unitare efective obtinute la calculul la oboseala a danturii se compara cu efortul unitar la oboseala la ncovoiere dupa ciclul pulsatorN, dat de relatia:unde:--1- efortul unitar pe ciclu simetric;--r- efortul unitar de rupere;- N - numarul de cicluri pentru roata dintata care se calculeaza;Angrenajele verificate sunt considerate sunt considerate corespunzatoare din punctul de vedere al rezistentei la oboseala daca este satisfacuta inegalitatea:unde:- k' - coeficientul de siguranta la calculul la oboseala; coeficientul k' se poate calcula cu relatia:unde:-- coeficient de dinamicitate;- c - coeficientul de siguranta, se determina cu relatia:- k1- coeficient ce tine seama de concentratia sarcinii pe lungimea dintelui;- k2- coeficient care tine seama de siguranta necesara de functionare;- k3- coeficient care tine seama de precizia metodelor de calcul;-- coeficienti care tin seama de precizia de prelucrare si de calitateasuprafetelor flancurilor dintilor Calculul la oboseala la solicitarea de contactEfortul unitar efectiv de contact de contact, pefc, se determina, n acest caz cu relatia (7.14), unde forta tangentiala Ft=Ft ech, care se ia n calcul, corespunde momentului mediu echivalent, Mech, dezvoltat la o turatie medie echivalentaech.Valorile eforturilor unitare efective de contact pefccalculate nu trebuie sa depaseasca efortul unitar admisibil de contact pacpentru asigurarea durabilitatii impuse.Efortul unitar admisibil la contact este dat de relatia:unde:- pNc- efortul unitar de contact la oboseala, pentru un anumit numar de cicluri echivalente Nech;- c' - coeficient de siguranta;Efortul unitar de contact pentru calculul de oboseala se determina cu relatia:n cazul n care sunt cunoscute eforturile admisibile de contact, pacale otelurilor din care sunt executate rotile dintate, pentru calculul la oboseala al flancurilor dintilor, aceste eforturi trebuie corectate cu ajutorul coeficientului durabilitatii la solicitarea de contact knc,dat de relatia:unde:- Nb- numarul ciclurilor durabilitatii de baza;- Nech- numarul de cicluri de solicitare corespunzatoare durabilitatii cerute.n tabelul 7.8. sunt prezentate valorile efortului unitar efectiv de ncovoiere la solicitarea de oboseala la contact pentru fiecare treapta din cutia de viteze.

Verificarea rigiditatiiSolicitarile de ncovoiere si de rasucire ale arborilor determina aparitia unor deformatii elastice, care conduc la suprasolicitari ale dintilor rotilor n angrenare, modifica legile angrenarii si reduc gradul de acoperire.n cazul unor deformatii mari ale arborilor, polul angrenarii executa o miscare oscilatorie n jurul unei pozitii teoretice, determinnd, pentru arborele condus, o miscare de rotatie neuniforma si o functionare zgomotoasa pentru cutia de viteze.Din aceste considerente, dupa dimensionarea arborilor din conditia de rezistenta la solicitari compuse (torsiune si ncovoiere) se face si verificarea rigiditatii (calculul deformatiilor). Pentru calculul sagetii arborilor se considera arborele de sectiune constanta, ncarcat cu o singura forta. Folosind relatiile de calcul din tabelul 7.7., se pot determina sagetile n plan orizontal, fy, si n plan vertical fz. n cazul n care asupra arborelui actioneaza simultan mai multe forte, sageata rezultanta, n sectiunea si n planul considerat, este data de suma algebrica a sagetilor ce apar sub actiunea fortelor luate individual.Cunoscnd valoarea sagetii n plan orizontal si vertical se determina sageata rezultanta cu relatia:unde:- famax=0,13.0,15[mm] - sageatamaximaadmisibila pentru treptele superioare;- famax=0,15.0,25[mm] - sageata maxima admisibila pentru treptele inferioare.Calculul de alegere a lagarelor cutiei de vitezen majoritatea cazurilor lagarele cutiilor de viteze sunt lagare de rostogolire.n calculul de determinare a rulmentilor se tine seama de caracterul sarcinilor, de conditiile de montaj si de durata de functionare.Dependenta dintre aceste marimi este data de relatia:unde:- C - capacitatea de ncarcare dinamica necesara a rulmentului;- D - durabilitatea necesara rulmentului;- Fe- forta echivalenta medie;- p - exponent ce tine cont de tipul rulmentului (p=3, pentru rulmenti cu bile; p=10/3, pentru rulmenti cu role).Durabilitatea necesara a rulmentului, egala pentru toate lagarele cutiei de viteze, se da n kilometrii parcursi. Pentru obtinerea durabilitatii n milioane de rotatii se utilizeaza relatia:unde:- icv med- raportul de transmitere mediu al cutiei;- D - durabilitatea necesara a rulmentului;- i0- raportul de transmitere al puntii motoare;- i - raportul de transmitere de la motor la arborele al carui lagar se calculeaza- rr- raza de rulare a rotii motoare.La determinarea fortei echivalente medii Fese tine seama de fortele axiale si radiale ce apar n lagare n fiecare treapta a cutiei de viteze. Ea se determina cu relatia:unde:- Fk- forta echivalenta corespunzatoare treptei k de viteza;-k- timpul relativ de utilizare a treptei k de viteza;-ech- viteza unghiulara echivalenta a motorului.Forta Fkse determina cu relatia:unde:-- forta radiala din lagar, corespunzatoare treptei k de viteze;- zk, yk- reactiunile din lagar;- xk- forta axiala din lagar;- X - coeficientul de transformare a sarcinii locale Rkn sarcina circumferentiala;- Y - coeficientul de transformare a sarcinii axiale n sarcina radiala- V - coeficientul de rotatie.Coeficientii X si Y se aleg din cataloagele de rulmenti, n functie de tipul rulmentului si de ncarcarea lagarului.Valorile fortelor radiale sunt date n tabelul 7.14.

C0=3750 [daN].

Defecte in exploatare ale cutiei de viteze si inlaturarera lorDefectele in exploatare ale cutiei de viteze se pot manifesta sub forma:blocarea cutiei de viteze, raminerea cutiei intr-o treapta, fara posibilitatea de a mai cupla alta, autodecuplarea cutiei de viteze, schimbarea cu zgomot a treptelor la demaraj, cu ambreiajul decuplat complet, zgomot continuu mai puternic la mersul in plina sarcina, zgomot asemanator unui huruit puternic sau unei trosnituri, cu intentii de blocare a cutiei de viteze, bataie ritmica: schimbarea greoaie a treptelor. Blocarea cutiei de viteze.Defectul se manifesta mai ales, la pornirea din loc sau la mersul inapoi, ca urmare a deteriorarii dispozitivului de zavorire a treptelor sau din cauza ruperilor de dantura. Defectarea dispozitivului de zavorire a treptelor poate duce la cuplarea a dou trepte in acelasi timp rezultind o blocare a cutiei de viteze. Defectul se elimina prin inlocuirea pieselor uzate. Ruperea dintilor pinioanelor conduce la blocarea cutiei de viteze, atunci cind fragmente din dantura sparta se intepenesc intre dintii pinioanelor. Cauzele ruperii dintilor pinioanelor pot fi: solicitari mari, datorita ambreierilor bruste, manevrari gresite ale manetei de comanda, oboseala materialului si uzuri avansate. Inlaturarea defectului se poate face numai intr-un atelier de reparartii prin inlocuirea pinioanelor cu dintii rupti. Raminerea cutiei de viteze intr-o treapta, fara posibilitatea de a mai cupla alta.Defectul se datoreste mai multor cauze, mai importante fiind: ruperea manetei de schimbare a treptelor, ruperea furcilor de cuplare sau tijelor culisante, defectarea dispozitivului de zavorire si congelarea uleiului pe timp de iarna.Ruperea manetei de schimbare a treptelor de viteze se poate datora oboselii materialului sau manevrarilor bruste, indeosebi iarna, cind uleiul de transmisie di carter este prea viscos.Daca maneta s-a rupt deasupra articulatiei sferice,pentru a se putea continua drumul pina la atelierul de reparatie, se va folosi o cheie tubulara ori o teava-introdusa pe capatul manetei-cu ajutorul careia se vor schimba treptele. Daca maneta s-a rupt sub articulatia sferica, trebuie demontat capacul cutiei de viteze si scos capatul rupt al manetei pentru a preveni producerea unei avarii:se introduce, apoi, in treapta intii sau a doua de viteza cu ajutorul unui levier,dupa care se monteaza la loc capacul, si, debreind, se porneste motorul, continuindu-se, apoi, drumul pina la atelierul de reparatie, fara a se mai schimba treapta. Ruperea furcilor de cuplare sau a tijelor culisante se produce datorita oboselii materialului, schimbarilor bruste sau manevrarilor fortate cind uleiul este congelat. Defectul se constata prin faptul ca desi maneta se poate manevra, totusi nu se realizeaza cuplarea treptelor. Daca se produce ruperea unor bucati din furca, acestea pot cadea in carterul cutiei de viteze, putind sa patrunda intre rotile dintate, distrugind dantura sau chiar fisurind carterele.Pentru a se preveni producerea unor astfel de deteriorari, la imposibilitatea cuplarii pinioanelor se debreiaza si se opreste motorul. Autodecuplarea cutiei de viteze (sare din viteza)defectulse poate datora urmatoarelor cauze:defectarea dispozitivului de fixare a treptelor,danturilor pinioanelor si danturilor de cuplare (crabotii) uzate accentuat,rulmenti cu jocuri mari,jocuri axiale mari ale pinioanelor pe arborele secundar.Defectarea dispozitivului de fixare a treptelor se produce ca urmare a slabirii arcurilor sau a iesirii bilelor din locasurile lor, precum si uzarii tijelor culisante. Defectiunea conduce la autodecuplarea treptei. Defectul se elimina inlocuindu-se partile uzate ale dispozitivului de fixare. Uzura excesiva a rulmentilor conduce la jocuri mari care determina neparalelismul cutiei de viteze. Defectul se datoreste unui numar mare de cauze: ungerea insuficienta, existenta unor impuritati in ulei, montaj prea strins, centrarea incorecta a cutiei d