Учебное пособие

Гоночные мотоциклы

29. Устройство трансмиссии

На гоночных мотоциклах всегда применяется цепная передача на заднее колесо; наиболее известным исключением из этого правила является гоночный мотоцикл BMW (рис. 114), имеющий карданную передачу, однако он используется главным образом в классе мотоциклов с колясками. Мотоциклы с карданным приводом, имея продольное расположение коленчатого вала двигателя, менее устойчивы в периоды разгона и торможения (уменьшения частоты вращения) и поэтому их управляемость хуже, чем у мотоциклов с поперечным расположением коленчатого вала и цепной передачей. Кроме того, при цепной передаче значительно удобнее изменять передаточное отношение заменой зубчаток; подбор передаточного отношения производится очень часто, практически почти для каждого шоссейно-кольцевого маршрута, что необходимо для получения наивысшей средней скорости.

Коробка передач блокируется с двигателем, причем картер может быть общим для двигателя и коробки передач или же коробка передач соединяется в одно целое с двигателем посредством шпилек и соответствующих фланцев. На английских мотоциклах иногда применяется раздельная установка двигателя и коробки передач на раме.

Рис. 114. Мотоцикл BMW R100RS, 980 см³

Выбор числа передач обусловлен узким диапазоном рабочей частоты вращения, характерным для двигателей гоночного типа; за пределами этого диапазона такие двигатели работают неустойчиво, их мощность быстро уменьшается. В некоторых случаях рабочий диапазон не превышает 500—1000 мин^-1.

Для получения оптимальных динамических качеств мотоцикла его двигатель все время должен работать на режимах, близких к максимальной мощности, что достигается своевременным переключением на передачу, позволяющую двигателю не выходить из рабочего диапазона частоты вращения, как показано на рис. 115. Здесь двигатель работает в узком скоростном интервале 9000—10 000 мин^-1 при изменении скорости мотоцикла от 100 до 200 км/ч.

Рис. 115. Зависимость скорости мотоциклз от частоты вращения

Таким образом, особенности характеристики двигателя заставляют применять на гоночных мотоциклах многоступенчатые коробки передач; по решению ФИМ мотоциклы классов 50—500 см³ имеют не более шести передач (до 1969—1970 гг. в классе 50 см³ использовали 8—14 передач; в классах 125—250 см³ — 7—10 передач; в классах 350—500 см³ до 1974 г. встречались пяти-, семиступенчатые коробки передач).

Передаточные отношения гоночных мотоциклов, как известно, целесообразно выполнять сближенными, в особенности для высших передач, что позволяет лучше использовать мощность гоночных двигателей и облегчает процесс переключения на высоких скоростях.

На гоночных мотоциклах передаточное отношение на первой передаче обычно в 2—2,5 раза больше, чем на высшей передаче. Этот интервал передаточных отношений коробки передач в первом приближении делят на ряд ступеней, пользуясь обычными соотношениями смежных передаточных отношений, образующих геометрическую прогрессию. При этом, если коробка передач имеет n ступеней, то после определения первой и последней передач обычным способом промежуточные передаточные отношения вычисляют по формулам;

В вычисленные значения вносят некоторые коррективы с целью сближения высших передаточных отношений.

Современная практика подбора передаточных отношений коробок передач характеризуется табл. 40, в которой приведены соответствующие цифровые материалы по некоторым гоночным мотоциклам.

Таблица 40.
Передаточные отношения коробок передач гоночных мотоциклов

При конструировании многоступенчатых коробок передач используют обычные схемы и принципы компоновки, однако получение приемлемых габаритных размеров механизма иногда представляет некоторые трудности. Уменьшение габаритных размеров по ширине возможно при замене включения передач торцовыми кулачками шпоночным механизмом переключения. Пока такая система не вышла из стадии доводки, по-видимому, вследствие преждевременного износа шпоночного механизма переключения, работающего под большими окружными нагрузками.

Приведем примеры конструктивного выполнения коробок передач гоночных мотоциклов. В пятиступенчатой коробке передач мотоцикла С-254 (рис 116) первичный и вторичный валы расположены соосно. Шестерни 1 и 2 соединены с первичным валом шпонками; шестерни 3 и 5 могут свободно вращаться на нем. Шестерни 10, 9 и 8 посажены на шлицы промежуточного вала, а шестерни 13 и 11 могут на нем свободно вращаться. Шестерня 7 составляет одно целое с коротким вторичным валом.

Рис. 116. Пятиступенчатая коробка передач гоночного мотоцикла С-254

Первая или вторая передача включается зубчатой муфтой 12, передвигающейся на шлицах промежуточного вала. При этом крутящий момент передается шестернями 1, 13 или 2, 11 и 8, 7 вторичному валу. Аналогично для включения третьей или четвертой передач служит зубчатая муфта 4 на первичном валу, передвигающаяся вдоль шлицев. Пятая передача включается при перемещении зубчатой муфты 6 вправо. При этом происходит непосредственное соединение первичного вала со вторичным, что дает так называемую прямую передачу, а все шестерни вращаются вхолостую. Таким образом, при включении промежуточных передач всегда работают по две пары шестерен, и механические потери несколько больше, а на высшей передаче эти потери уменьшаются до минимума.

Чаще встречаются коробки передач без промежуточного вала, в которых на любой передаче крутящий момент передается от первичного вала к параллельному вторичному валу через одну пару шестерен. Такое устройство принято в шестиступенчатой коробке передач (рис. 117) гоночного мотоцикла «Ява» класса 350 см³.

Рис. 117. Шестиступенчатая коробка передач гоночного мотоцикла «Ява» класса 350 см³

Здесь шестерни 1 и 6 жестко соединены с первичным валом, шестерни 2 и 5 могут на нем вращаться, а сдвоенная шестерня 3,4, снабженная с обеих сторон торцовыми кулачками, может перемещаться в осевом направлении, поскольку она надета на шлицы вала. Шестерни 3', 4' и & могут вращаться на вторичном валу, а передвижные шестерни 2' и 3' с двусторонними торцовыми кулачками надеты на шлицованные части этого вала. Осевое перемещение шестерни 6' включает I пли V передачу, перемещение шестерни 5' — II или VI передачу, а перемещение сдвоенно]! шестерни 3, 4 — III или IV передачу. Нумерация шестерен соответствует номерам передач. Аналогичное устройство имеет коробка передач гоночного мотоцикла ИЖ-344А.

К такому же типу конструкции относится семиступенчатая коробка передач гоночного мотоцикла CZ класса 250 см³ (рис. 118). Ширина набора шестерен составляет всего лишь 108 мм, что свидетельствует о компактности механизма. Шестерни 1, 5 и 6 жестко соединены с первичным валом, шестерни 2, 4 и передвижная шестерня 7 могут на нем вращаться, а передвижная шестерня 3 надета на шлицованную часть вала. Шестерни 4' и 7' наглухо соединены со вторичным валом, шестерни 1', 3', 5' и 6' могут на нем вращаться, тогда как шестерня 2' может передвигаться по шлицованной части этого вала. Для включения передач служат соответствующие торцовые кулачки шестерен. Перемещения передвижных шестерен и вилок переключения, необходимые для включения различных передач, показаны на рис. 118 стрелками. Нумерация шестерен и направлений движения вилок соответствует номерам передач.

Рис. 118. Семиступенчатая коробка передач гоночного мотоцикла CZ класса 250 см³

На гоночных мотоциклах «Крейдлер» класса 50 см³ устанавливали две последовательно соединенные коробки передач g тремя и четырьмя передачами; это обеспечивало 12 передач, необходимых для неэластичного гоночного двигателя. Переключение первой коробки передач производилось ручным переключателем на руле, а вторая имела обычный ножной механизм переключения. В другом варианте трансмиссии этой же фирмы предусмотрено последовательное соединение шестиступенчатой коробки передач и двухступенчатого редуктора. Такие устройства едва ли можно признать удобными для гонщиков.

Все вращающиеся детали коробки передач, в том числе и вращающиеся вхолостую, по возможности устанавливают на подшипниках качения для уменьшения механических потерь. Это условие полностью соблюдено в коробках передач, показанных на рис. 117 и 118.

В гоночной практике двигатель запускают, разгоняя мотоцикл при включенной передаче и выключенном сцеплении, поэтому кик-стартер в коробке передач обычно не предусматривается.

В качестве механизма сцепления применяются многодисковые фрикционные муфты сухого типа или работающие в масле. Сцепления сухого типа располагают открыто, не закрывая их кожухами для лучшего охлаждения фрикционных дисков. Такое открытое расположение барабана сцепления практикуется даже в тех случаях, когда двигатель и коробка передач соединены в одном блоке. В боковой поверхности обтекателя иногда делают вырез, через который механизм сцепления несколько выступает наружу и подвергается непосредственному воздействию встречного потока воздуха.

При многоцилиндровых двигателях с отбором мощности от одной из средних шеек коленчатого вала крутящий момент подводится шестернями сначала промежуточному валу, а от него второй парой шестерен сцеплению (см. рис. 44). Промежуточный вал может быть также использован для привода вспомогательных механизмов.

Для передачи крутящего момента от двигателя сцеплению по обычной схеме применяют роликовые цепи или шестерни (прямозубые или с винтовым зубом).

Современные роликовые цепи, изготовленные из высококачественных материалов, успешно выдерживают большие окружные усилия и нагрузки от центробежных сил; по замерам, произведенным на одном из мотоциклов «Нортон» класса 350 см³, вытяжка моторной цепи после гонки Т. Т. на дистанцию 425 км составляла всего лишь 0,1 %. Детали цепей подвергаются специальной термообработке для получения высокой твердости. Этим повышают износостойкость цепи. Втулки звеньев изготовляют не свернутыми из пластинок, а цельнотянутыми в виде трубок. Положение щечки звена фиксируется с внутренней стороны заплечиком на втулке, а снаружи развальцовкой краев втулки. Такое устройство предупреждает сдвиг щечек звена и возникновение дополнительных механических потерь вследствие трения между внутренними и наружными щечками.

Несмотря на высокое качество специальных цепей, для быстроходных двигателей с частотой вращения более 8000 мин^-1 предпочитают применять шестеренную передачу от двигателя на коробку передач как более надежную и долговечную.