Коробка передач для гонок: компактность без компромиссов

Автор: Админ 09.12.2025 10:27

Во время проектирования силового агрегата для кольцевого болида я всегда начинаю с диаграммы эффективности двигателя. Пик момента определяет верхний порог допустимого крутящего усилия на первичном валу. От этой точки иду к выбору диапазона передаточных чисел.

Критерии выбора

Габарит корпуса ограничен строгими регламентами FIP: высота 200 мм, ширина 160 мм, расстояние до оси главной пары 85 мм. Чем меньше расстояние между осями, тем легче удаётся разместить аккумулятор охлаждающей системы и сместить центр масс к продольной оси. Прижимная сила на скорости свыше 250 км/ч растёт, так что каждый лишний миллиметр ширины коробки ощущается как избыточная клиновидная пластина.

Материал шестерён выбираю из сплава 18CrNiMo7-6, после карбонитрации провожу криотермическую обработку. Такая последовательность повышает границу контактной усталости до 2400 МПа и минимизирует абразивный износ при скачкообразном нагреве. Модуль зуба 1,7 обеспечивает баланс между толщиной стенки и акустическим комфортом – соперники по треку слышат коробку только при сбросе газа.

Расчёт зубчатой пары

Для оценки нагрузки на зуб ввожу коэффициент Хирта–Никольского (отношение передаваемого момента к произведению модуля на квадрат межосевого расстояния). При значении выше 13 перехожу на эвольвенту с профильным смещением 0,25, что оттягивает начало микропиттинга до 60 часов гоночного режима. В программе расчёта задаю температуру масла 125 °C и вязкость 18 cSt, изменение вязкости выше 10 % фиксирую как критическое.

Толщину стенки картера держу в пределах 2,8 мм из алюминия 7075-T6 с локальной вставкой из композитногоции AlSiMg-TiB₂, где теплопроводность превышает 220 Вт/м·К. Такая вставка работает как тепловой шунт, позволяя снизить градиент до 15 °C от фланца к хвостовику. Для контроля деформаций наношу сетку из тензорезисторов с гейдж-фактором 2,1, показания снимаю через телеметрию во время квалификации.

Полевые испытания

Дорожные тесты на автодроме Монца показали, что при массе коробки 31,4 кг ускорение 0–200 км/ч сокращается на 0,22 с по сравнению с прошлогодним узлом. При перегазовке до 9600 об/мин всплеск давления в системе смазки не превысил 0,3 бар, что подтверждает корректную калибровку сопел и насосного картриджа. После двадцати кругов снимаю тепловизионную карту: разница температур между второй и пятой передачей лишь 5 °C, значит смазочное облако распределяется равномерно.

Дальнейшая оптимизация затронет тефлоновую диафрагму вентиляции картер-картриджа, так как при влажности 72 % замечена конденсация, повышающая тангенциальное сопротивление до 1,4 Н·м. Веду расчёт новой диафрагмы с паровым коэффициентом 0,18 и порогом открывания 80 кПа.

Оптимальный размер коробки складывается из взаимного танца механикума, аэродинамики и термостойкости. Пока двигатель диктует невероятные обороты, коробка остаётся скромным дирижёром, задающим правильный ритм колёсному оркестру.