Расчетно-экспериментальные исследования динамики механической трансмиссии базовой станции мобильной канатной дороги Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

CC BY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Таричко В.И., Лагерев И.А.

В статье представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований рабочих процессов трансмиссий базовых станций мобильных канатных дорог . Мобильные канатные дороги на базе специальных колесных или гусеничных шасси предназначены для перевозки грузов в сложных условиях. Рассмотрены основные схемы трансмиссий мобильных канатных дорог . Представлена математическая модель рабочих процессов трансмиссии . Выполнено сравнение результатов моделирования с использованием различных математических моделей. Для подтверждения адекватности представленной математической модели выполнены экспериментальные исследования редуктора трансмиссии колесного шасси высокой грузоподъемности.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Таричко В.И., Лагерев И.А.

DYNAMICS SIMULATION AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF A MOBILE CABLE CAR BASE STATION’S MECHANICAL TRANSMISSIONS

The article presents the results of simulation and experimental studies of the working processes of transmissions of base stations of mobile cable cars. Mobile cable cars based on special wheeled or tracked chassis are designed for transportation of goods in difficult conditions. Considered the basic scheme of the mobile transmission cable cars. The mathematical model of transmission working processes is presented. The results of modeling with the use of different mathematical models are compared. To confirm the adequacy of the presented mathematical model, experimental studies of transmission reducer of wheeled chassis of high load capacity were performed.

Текст научной работы на тему «Расчетно-экспериментальные исследования динамики механической трансмиссии базовой станции мобильной канатной дороги»

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ

DYNAMICS SIMULATION AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF A MOBILE CABLE CAR BASE STATION’S MECHANICAL TRANSMISSIONS

1 2 Таричко В.И. , Лагерев И.А.

1 2 Tarichko V.I. , Lagerev I.A.

1 — АО «Брянский автомобильный завод» (Брянск, Россия) 2 — Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского (Брянск, Россия) 1 — Bryansk Automobile Plant JSC (Bryansk, Russian Federation) 2 — Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University (Bryansk, Russian Federation)

Аннотация. В статье представлены результаты X

расчетно-экспериментальных исследований рабочих X

процессов трансмиссий базовых станций мобиль- X

ных канатных дорог. Мобильные канатные дороги X

на базе специальных колесных или гусеничных шасси X

предназначены для перевозки грузов в сложных ус- X

ловиях. Рассмотрены основные схемы трансмиссий X

мобильных канатных дорог. Представлена матема- X

тическая модель рабочих процессов трансмиссии. X

Выполнено сравнение результатов моделирования с X

использованием различных математических моделей. X

Для подтверждения адекватности представленной X

математической модели выполнены эксперимен- X

тальные исследования редуктора трансмиссии ко- X

лесного шасси высокой грузоподъемности. X

Ключевые слова: мобильная канатная дорога, X

базовая станция, шасси, трансмиссия, динамика, X

моделирование, эксперимент. X

Дата принятия к публикации: 07.03.2020 X

Дата публикации: 25.06.2020 X

Сведения об авторах: X

Таричко Вадим Игоревич — кандидат техниче- X

ских наук, заместитель генерального директора — X

главный конструктор АО «Брянский автомобильный X

завод», e-mail: 32.6909@mail.ru. X

Лагерев Игорь Александрович — доктор тех- X

нических наук, доцент, проректор по инновацион- X

ной работе ФГБОУ ВО «Брянский государственный X

университет имени академика И.Г. Петровского», X

e-mail: lagerev-bgu@yandex.ru. X

ORCID: 0000-0002-0921-6831. X

Abstract. The article presents the results of simulation and experimental studies of the working processes of transmissions of base stations of mobile cable cars. Mobile cable cars based on special wheeled or tracked chassis are designed for transportation of goods in difficult conditions. Considered the basic scheme of the mobile transmission cable cars. The mathematical model of transmission working processes is presented. The results of modeling with the use of different mathematical models are compared. To confirm the adequacy of the presented mathematical model, experimental studies of transmission reducer of wheeled chassis of high load capacity were performed.

Keywords: mobile ropeway, base station, chassis, transmission, dynamics, simulation, experiment.

Date of acceptance for publication: 07.03.2020

Date of publication: 25.06.2020

Vadim I. Tarichko — Candidate of Technical Sciences, Deputy general director — General designer, Bryansk Automobile Plant JSC, e-mail: 32.6909@mail.ru.

Igor A. Lagerev — Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Vice rector for Innovations, Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University, e-mail: lagerev-bgu@yandex.ru.

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых-докторов наук №МД-422.2020.8

The study was supported by President Grant for Government Support of Young Russian Scientists

Мобильные канатные дороги на базе различных мобильных машин предназначены для перевозки грузов и пассажиров через естественные и искусственные преграды (реки, овраги, болота) [1-4].

Привод исполнительных механизмов мобильных канатных дорог осуществляется через трансмиссию базовой машины. Наиболее перспективным является применение для привода мобильной канатной дороги комбинированной гидромеханической трансмиссии, в которой гидронасосы приводятся в движение от механической трансмиссии базовой машины через коробку отбора мощности. Такой подход получил широкое распространение для привода навесного оборудования автомобильных кранов, кранов манипуляторов, экскаваторов [5].

2. Структурные схемы трансмиссии мобильных канатных дорог

При исследовании рабочих процессов трансмиссии мобильных канатных дорог динамические процессы в двигателе базовой машины детально не рассматриваются. Двигатель внутреннего сгорания представлен в модели своей внешней скоростной характеристикой, которая представляет собой детерминированную зависимость крутящего момента Мо или мощности от частоты вращения двигателя по [6]. Аналогичный подход используется и для моделирования работы электродвигателей в составе экспериментальных стендов.

В состав трансмиссий колесных базовых станций мобильных канатных дорог (рис. 1), передающих движение от двигателя внутреннего сгорания к движителю входят:

— сцепления, предназначенные для кратковременного отключения двигателя внутреннего сгорания от трансмиссии с целью переключения передач, подключения коробок отбора мощности, кратковременной остановки машины;

— коробки переключения передач, предназначенные для изменения передаточного соотношения трансмиссии с целью получения

оптимальных условий работы двигателя и трансмиссии при текущем режиме движения колесной машины;

— раздаточные коробки, предназначенные для деления потока мощности между осями колесной машины с несколькими (со всеми) ведущими осями;

— коробки отбора мощности, предназначенные для привода навесного оборудования (насосов гидросистем, лебедок, оборудования канатной дороги;

— главные передачи, предназначенные для повышения крутящих моментов на колесах машины при снижении скорости их вращения, обеспечения требуемых скоростей вращения колес при штатных режимах движения, а также для передачи крутящего момента от карданных валов к полуосям;

— передачи промежуточных мостов, предназначенные для привода колес промежуточного моста и передачи крутящего момента на последующий мост;

— карданные передачи, предназначенные для передачи крутящего момента между не-соосными валами элементов трансмиссии, как правило расположенными на больших (по сравнению с размерами агрегатов трансмиссии) расстояниях.

Также в трансмиссии устанавливаются межколесные и межосевые дифференциалы. Первые из них, как правило, монтируются вместе с главными передачами, а вторые — с раздаточными коробками. Если полный привод задних колес является подключаемым, то вместо раздаточной коробки и межосевого дифференциала используется вязкая управляемая муфта. Неуправляемые ведущие колеса подключены к главным передачам с дифференциалами с помощью полуосей. Управляемые колеса — через шарниры угловых скоростей.

Механическая часть гидромеханической трансмиссии привода оборудования Мобильной канатной дороги выглядит следующим образом (рис. 2). Отбор мощности для привода канатной дороги выполняется через коробку отбора мощности, установленную на коробке переключения передач или на раздаточной коробке базовой машины. При этом базовая машина неподвижна.

две СЦ КПП -* КП ГП двт

Прамежутснньм Задний мост мост

Передний мост Прамежутстый Задний мост

Передний мост Цхтеж^ттный передний мост

Рис. 1. Структурные схемы механической трансмиссии базовой станции мобильной канатной дороги на колесном шасси: а — шасси 4х2; б — шасси 4х4; в — шасси 6х4; г — шасси 6х6; д — шасси 8×8; ДВС — двигатель внутреннего сгорания; СЦ — сцепление; КПП — коробка переключения передач; РК — раздаточная коробка; КП — карданная передача; ГП — главная передача; ШРУС — шарнир равных угловых скоростей; ПМ — передача промежуточного

моста; ДВТ — движитель

От коробки отбора мощности приводятся в движение гидронасосы (гидронасос) гидропривода оборудования канатной дороги и аутригеров базового шасси.

Привод канатной дороги может также включать в себя коробку передач оборудования канатной дороги, раздаточную коробку

оборудования канатной, рычажные механизмы. В составе привода канатной дороги также должен быть механический тормоз. Гидропривод может приводить в движение вспомогательное оборудование для загрузки и разгрузки мобильной канатной дороги (краны-манипуляторы, конвейеры и т.п.).

На судах и железнодорожном транспорте отсутствует возможность подключения к основной трансмиссии базовой машины, в основном, из-за значительного удаления двигателя от места установки оборудования мобильной канатной дороги. Поэтому для его привода необходимо устанавливать отдельный двигатель и трансмиссию. При этом двигатель подключается к входу привода канатной дороги, который должен содержать коробку переключения передач (рис. 2, в), а использование гидропривода не обязательно.

Следует отметить, что у конкретной базовой машины трансмиссия может отличаться от схем, приведенных на рис. 2. Однако это не носит принципиального значения, так как разработанная математическая подмодель является универсальной. Тем более, что при работе канатной дороги базовая машина неподвижна, а, значит, не действует часть трансмиссии, отвечающая за движение базовой машины (расположенная после места отбора мощности на привод канатной дороги), и в расчетах может не рассматриваться.

Оборудование канатной дороги

Оборудование канатной дороги

две сц -* КПП кп РК -> ком -» ГП ПрКД

Рис. 2. Структурные схемы гидромеханической трансмиссии привода оборудования мобильной канатной дороги: а — отбор мощности через коробку отбора мощности, установленную на коробке переключения передач; б — отбор мощности через раздаточную коробку, установленную на коробке переключения передач; в — собственный привод мобильной канатной дороги (механическая трансмиссия); ПрКД — привод канатной дороги; ГП — гидравлическая часть гидромеханической трансмиссии

3. Математическое моделирование динамики механической части трансмиссии базовой станции мобильной канатной дороги

Целью работы является разработка и экспериментальная верификация математической модели для исследования динамики механической части трансмиссии базовой станции мобильной канатной дороги. Соответствующие модели гидравлической части трансмиссии будут разработаны в ходе дальнейших исследований.

Расчетная схема для построения математической модели механической части транс-

миссии приводной базовой станции мобильной канатной дороги показана на рис. 3. Она представляет собой совокупность инерционных вращающихся элементов, соединенных упруго-диссипативными связями. Крутящий момент Мг)0 передается через сцепление от двигателя к исполнительным механизмам мобильной канатной дороги (гидронасосу или напрямую к механическому приводу канатной дороги).

Математическая модель механической части трансмиссии учитывает процессы преобразования зубчатыми передачами частоты вращения и крутящего момента [7].

directo ry of Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2020, №2 .t.r -l: Nauchno-tekhnicheskiy vestnikBryanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2020, No.2

Рис. 3. Расчетная схема механической трансмиссии приводной базовой станции:

М — двигатель; СЦ — сцепление [7]

Выражения (1) представляют собой уравнения движения отдельных частей системы, с помощью которых исследуется динамика механической трансмиссии.

Трансмиссия

Трансмиссия

Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передает крутящий момент от двигателя ведущим колесам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колесами.

Назначение трансмиссии

Двигатели внутреннего сгорания, являющиеся на сегодняшний день основным источником энергии для автомобилей, имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для того чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.
Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению (силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему, силы инерции, аэродинамического сопротивления). Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путем изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать и автомобиль не сможет двигаться. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления — ϕ. Коэффициент сцепления зависит от состояния дорожного покрытия, качества и состояния шин и находится в пределах от 0,1 до 0,9.
Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колеса автомобиля будут ведущими. Тем не менее для движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием достаточно двух ведущих колес на одной оси. Увеличение числа ведущих колес приводит к усложнению трансмиссии и увеличению механических потерь, поэтому конструкторам автомобилей приходится применять компромиссные решения в зависимости от назначения автомобиля.

Механические трансмиссии

Выбор типа привода ведущих колес и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства. Особенности привода оказывают влияние на топливную экономичность, безопасность, массу и компактность автомобиля, а также на показатели устойчивости, управляемости и тормозной динамики.

Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:
1 — двигатель;
2 — коробка передач;
3 — главная передача и дифференциал;
4 — карданная передача

У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4×2 крутящий момент от двигателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепление и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От коробки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля:
1 — двигатель;
2 — главная передача и дифференциал;
3 — коробка передач

Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними ведущими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.

Что такое трансмиссия автомобиля

Чтобы ответить на вопрос, что такое трансмиссия автомобиля, надо знать, что трансмиссия передает усилие от мотора на колеса и в ее состав входит КПП.

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Если говорить простым и доступным языком, то трансмиссия в своем составе имеет детали и агрегаты, передающие усилие от двигателя на ведущие колеса.

Основные функции указанной системы:

• передача усилия от мотора на ведущие колеса;
• изменение частоты и направления вращения колес;
• регулирование распределения усилия между колесами.

В зависимости от марки авто, трансмиссия может быть:

• механическая, в этом случае механическая энергия мотора сразу передается на ведущие колеса;
• электрическая – сначала механическая энергия преобразуется в электрическую, а после того как она передается на ведущие колеса, наоборот;
• гидрообъемная – механическая преобразуется в гидравлическую, а потом наоборот;
• комбинированная.

Назначение трансмиссии

Все агрегаты, которые входят в состав данной системы, обеспечивают передачу вращения от силового агрегата на колеса, а также с их помощью изменяется скорость передвижения и направление, распределяется усилие между колесами.

Для того чтобы уменьшить нагрузку на оси, большегрузные автомобили оснащаются дополнительной осью, что позволяет снизить давление на дорожное полотно и уменьшить его износ.

Колесная формула авто включает в себя две цифры, при этом первая указывает общее количество всех колес, а вторая — количеством тех, которые являются ведущими.

В полноприводных автомобилях дополнительным элементом трансмиссии является раздаточная коробка.

Полноприводные авто предназначенные для езды по бездорожью и в городских условиях будут иметь отличия в устройстве.

Полный привод может включаться вручную, в этом случае должна обязательно быть раздаточная коробка.

При автоматическом подключении, используется фрикционная муфта, имеющая электроуправление.

Полный привод может быть и постоянным, такое решение позволяет не только увеличить проходимость авто, но и характеристики его разгона, так как тяга распределяется более равномерно, что снижает вероятность пробуксовки, а также улучшается управляемость автомобилем.

Обратите внимание, что в КПП никогда не делают целые передаточные числа. Это связано с тем, что при целом передаточном числе, во время вращения шестерен, одна пара зубьев будет постоянно совпадать, что приводит к ее преждевременному износу, именно поэтому, при разработке КПП не делают целые передаточные числа.

Из чего состоит трансмиссия

Современные производители, чаще всего используют механическую и автоматическую трансмиссии.

Авто могут быть задне-, передне- и полноприводными, все зависит от того, на какие колеса передается усилие от двигателя.

В зависимости от типа используемого привода, будет отличаться и состав элементов трансмиссии.

Рассмотрим, из чего состоит трансмиссия заднеприводных авто, она включает такие элементы:

• сцепление, оно служит для временного отключения двигателя от остальных составляющих, позволяет плавно переключаться и не допускает перезарузок других элементов указанной системы;
• коробка передач позволяет менять направление и скорость и с ее помощью можно надолго отключать двигатель от трансмиссии;
• кардан передает вращение от КПП на вал главной передачи;
• главная передача помогает увеличить крутящий момент и распределить его на полуоси;
• дифференциал служит для распределения усилия между колесами, благодаря чему, они могут вращаться с разной частотой, это надо во время выполнения поворота авто;

В переднеприводных автомобилях такие составляющие данной системы как дифференциал и главная передача, размещены в коробке передач.

У них есть ШРУСы, которые передают вращение на колеса. Обычно есть четыре шарнира, два из них внешние и два внутренние, между собой они соединены приводными валами.

У авто имеющих полный привод, может постоянно работать передняя или задняя ось, а другая подключается по мере необходимости.

Теперь вы знаете, что такое трансмиссия автомобиля простыми словами и не будете ее путать с коробкой передач, как это делают неопытные автолюбители.

Гидромеханическая трансмиссия – это комбинированная система

В данном случае, указанная система автомобиля имеет механическую и гидравлическую составляющие.

Во время работы гидромеханической трансмиссии, происходит плавное и ступенчатое изменение крутящего момента и передаточного числа без участия водителя, которому остается только регулировать подачу топлива при помощи педали «газа».

Гидромеханическая трансмиссия состоит из следующих элементов:

1. коробка передач;
2. гидротрансформатор, в автоматической КПП он выполняет роль сцепления;

Именно он позволяет авто плавно передвигаться. Так как нет рывков, то и нет динамических нагрузок, что значительно увеличивает срок службы не только всех элементов трансмиссии, но и двигателя.

Водителю не надо постоянно переключаться, поэтому вождение автомобиля становится более комфортным, и он меньше устает.

Такая конструкция позволяет эффективнее преодолевать заснеженные участки дороги и песок, за счет наличия устойчивой тяги и невысокой скорости вращения колес, увеличивается их сцепление с дорожным полотном.

Устройство гидротрансформатора достаточно простое, в нем есть насосное колесо, которое обеспечивает связь указанного агрегата с мотором, турбинное – связывает его с первичным валом и реакторное, которое обеспечивает усиление крутящего момента.

Турбины на 75% находятся в масле. Сначала крутящий момент от двигателя передается на насосное колесо, после чего к турбинному колесу начинает подаваться масло. За счет этого оно раскручивается, и вращение подается на вал КПП.

Крутящий момент изменяется автоматически, в зависимости от нагрузки, он передается в КПП и за счет фрикционных устройств происходит переключение передач.

Работа гидротрансформатора происходит вместе с планетарной КПП. Чаще всего производители гидромеханическую КПП снабжают именно планетарным механизмом.

Основные плюсы автоматической коробки передач:

• не надо проводить переключение передач вручную;
• передача мощности от двигателя на колеса происходит равномерно и без рывков, за счет чего обеспечивается плавность движения;
• увеличивается комфортность передвижения.

Главным ее недостатком является сложность конструкции, большой вес и более высокая стоимость, а также сложность ремонта.

Теперь вы знаете устройство и назначение трансмиссии, а также то, чем отличаются указанные системы у передне-, задне- и полноприводных автомобилей.

Что такое трансмиссия автомобиля

Людям, чья деятельность не связана с механикой или управлением транспорта, значение слова «трансмиссия» практически неизвестно. Для чего нужна трансмиссия, какую роль она играет в конструкции автомобиля, из чего состоит и как научиться определять самые частые поломки — читайте в этой статье.

Что такое трансмиссия?

Сам термин пришел в русский язык из итальянского: существительное «transmissio» обозначает переход, передачу. Глагол «transmittere» звучит как передавать, пересылать. Под трансмиссией в машиностроении в широком смысле понимают передачу энергии от ее источника (двигателя, силовой установки) к рабочим органам машины. В автомобиле независимо от его типа (легкового, грузового) трансмиссия — система узлов и механизмов, передающих вращательное, поступательное движение от двигателя к колесам.

От правильной работы каждого компонента системы зависят:

• безопасность водителя, пассажира;
• расход топлива;
• износ трущихся, соприкасающихся друг с другом деталей;
• соответствие технических характеристик сведениям, заявленным производителем.

Трансмиссионные детали, узлы и механизмы производят из износоустойчивых материалов, способных выдерживать высокие механические нагрузки, воздействие перепадов температур, химически активных веществ. Для уменьшения трения, охлаждения трансмиссии применяют специальные моторные масла, которые нужно регулярно менять согласно инструкции завода-производителя авто.

Что входит в трансмиссию автомобиля

Стандартный комплект трансмиссионной передачи состоит из нескольких компонентов:

• сцепления;
• коробки передач;
• карданной передачи;
• главной передачи;
• дифференциала;
• полуосей.

В зависимости от компоновки (передний, задний, полный привод) трансмиссия может включать другие узлы: ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей), раздаточные коробки, фрикционные, вязкостные муфты.

Сцепление — набор деталей, который способен на некоторое время отделить передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Узел устанавливают на машинах, оснащенных механическими коробками передач. Принцип действия — сухое трение дисков: Если крайняя левая педаль остается не нажатой, два диска ведомый (трансмиссия) и ведущий (двигатель) остаются плотно прижатыми друг к другу.

Механизм крайне чувствителен к неправильным действиям водителя и может часто выходить из строя из-за резкого включения сцепления («сгорают» соприкасающиеся детали). У большинства авто с автоматическими коробками переключения передач роль сцепления играют гидротрансформаторы — две турбины, связанные валами с двигателем и трансмиссией, которые вращаются в моторном масле. Ведущая турбина передает свою энергию вращения жидкости, от движения которой начинает вращаться ведомая.

Для простоты восприятия — это как два пропеллера, расположенные друг напротив друга. После включения одного струя воздуха начинает вращать лопасти второго. Вместо пропеллеров — турбины, вместо воздуха — вязкое моторное масло.

Коробка передач

Частота вращения коленчатого вала в двигателе примерно в 4 раза больше, чем тот же показатель у ведущих колес. Одна из функций трансмиссии — установка нужного крутящего момента, сообщаемого колесам. Например, При преодолении бездорожья на низкой передачи двигатель работает интенсивнее, а колеса вращаются медленнее. Разрыв в частоте вращения коленвала и ведущих колес сокращается, когда машина двигается по шоссе с высокой скоростью и относительно невысоких оборотах двигателя. Такую возможность предоставляет КПП — сложная система валов и шестерен, преобразующих крутящий момент до нужного показателя. Коробки изготавливают в нескольких вариантах:

Коробки-автоматы делятся на собственно автоматические, роботизированные и вариаторы.

Карданная передача

Карданный вал — деталь, передающая вращение двигателя от коробки передач к задней оси автомобиля. Такой вид соединения используют в производстве заднеприводных либо полноприводных моделях авто. Характерная особенность — вал состоит из двух частей, соединенных под углом специальным шарниром. В переднеприводных автомобилях крутящий момент передается прямо к колесам валами из кардана коробки передач.

Главная передача

Узел, который сообщает вращение коленвала к ведущему мосту, называют главной передачей. Основная функция — уменьшение вращательного момента, передаваемого к колесам. Чем больше разница между количеством оборотов двигателя и колес, тем выше проходимость авто.

Дифференциал

При движении колеса машины (передние, задние, с правой либо левой стороны) могут вращаться с разной скоростью. Например, при повороте направо правые колоса преодолевают меньший путь, чем левые, поэтому вращаются медленнее. То же самое происходит, когда авто двигается по неровной проезжей части с большими неровностями. Для компенсации неравных скоростей вращения используют дифференциал — систему шестерен, вращающихся с двумя степенями свободы. Блокировка дифференциала (одна из функций в полноприводных автомашинах) заставляет колеса одной оси либо двух осей вращаться с одинаковой скоростью.

Виды трансмиссий автомобиля

Тип трансмиссионной системы зависит от источника энергии и способа передачи крутящего момента от ДВС к колесам транспорта. Автопроизводители выпускают транспорт с несколькими видами трансмиссий:

• механической;
• гидромеханической;
• электрической;
• гибридной.

Механическая

Наиболее распространенный вид передачи энергии, присутствует во всех автомобилях с механической коробкой переключения передач и блоком сцепления. Вращение коленвала передается через диски сцепления к коробке передач и другим трансмиссионным узлам.

Гидромеханическая

Набирает популярность благодаря широкому использованию АКПП в новых моделях авто. Механическое вращение трансформируется в движение жидкости (масла) в гидротрансформаторе — более совершенной замене сцепления. Передача крутящего момента через трансформатор — более плавная.

Электрическая

Используется в электрокарах и машинах с гибридными силовыми установками. В первом случае электроэнергия из аккумулятора приводит в действие электромотор, вращающий колеса. Автогибриды оснащены двумя типами силовых установок: двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, а также аккумуляторами. Часть моделей авто использует ДВС только после разгона до определенной скорости, до этого момента колеса крутит электроток. Некоторые решения позволяют постоянно передвигаться при помощи электродвигателей, используя бензиновый мотор невысокой мощности только для подзарядки аккумуляторов.

Читайте также: Что такое раздаточная коробка в автомобиле и как она работает.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Наиболее сложный в ремонте элемент трансмиссии — коробка переключения передач. Владельца автомобиля должны насторожить:

• трудности при переключении передач, хруст, скрипы, другие посторонние звуки при переведении рычага в другое положение;
• невозможно включить передачу;
• в салоне появляется резкий запах моторного масла;
• шелест, стуки, когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.

Утечка масла из КПП — серьезная причина сразу же обратиться к специалистам. Недостаток смазки способен полностью вывести механизм из строя.

Повреждение тросика, «слабая» педаль сцепления способны привести к «залипанию» муфты сцепления. При нажатии на педаль диски не смогут разъединиться, и переключить скорость не получится. При этом раздается неприятный скрежещущий звук.

Читайте также: Что такое дифференциал в автомобиле и для чего он нужен.

Видео на тему

Виды трансмиссий: преимущества и недостатки

Трансмиссия – это совокупность механизмов, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также регулировки величины тяги по мере изменения условий движения. Основными составляющими узла являются:

• Система сцепления;
• Коробка передач;
• Ведущий мост;
• Дифференциал.

Данные компоненты позволяют автомобилю перемещаться в любом направлении и на различной скорости в пределах установленного диапазона.

Какие виды трансмиссии бывают?

По типу привода

По данному критерию различают три вида узлов: с передним, задним, полным приводом.

Передний привод

В переднеприводной компоновке все составляющие трансмиссии помещаются под капотом авто, образуя большую систему механизмов. Мотор имеет повышенный КПД, что достигается за счет малого расстояния между силовым агрегатом и ведущими колесами. Небольшие размеры деталей и отсутствие карданного вала обеспечивают дополнительное пространство в салоне. Плюс автомобили с ведущей передней осью легче, более чувствительные в управлении.

Недостатки переднего привода:

• Ощутимые вибрации от двигателя, независимо от его типа;
• При резком трогании с места передние колеса начинают буксовать;
• Большой радиус разворота за счет совмещения рулевого управления и шарнира равных угловых скоростей.

Задний привод

Энергия передается от двигателя на заднюю ось и задние колеса. Данный тип трансмиссии обеспечивает хорошую динамическую нагрузку, что улучшает проходимость автомобиля на низкокачественных дорогах, повышает управляемость авто на заносах и позволяет быстро ускоряться без лишней блокировки руля. Заднеприводная компоновка заняла нишу в спорткарах, автомобилях для экстремальных гонок и соревнований по дрифту.

Карданный вал в задней части добавляет веса машине, но не сказывается на динамике разгона. Плюс работа двигателя не сопровождается вибрациями, что обусловлено продольным расположением и установкой двигателя непосредственно на смягчающие компоненты.

Основным недостатком заднего привода является сокращение полезного пространства в салоне из-за применения тоннелей, необходимых для установки карданного вала. Также по отзывам водителей, на автомобиле с ведущим задним мостом сложно ездить по бездорожью.

Полный привод

В полноприводных автомобилях крутящий момент одновременно подается на переднюю и заднюю ось, что делает все колеса ведущими. Это придает следующие преимущества:

• Повышенная проходимость машины за счет равномерного распределения нагрузок между всеми колесами;
• Высокая курсовая устойчивость;
• Минимальный риск пробуксовки;
• Опция переключения на передний или задний привод для экономии топлива при нормальных условиях езды.

Компоновка обычно используется во внедорожниках, кроссоверах или других кузовах автомобилей, рассчитанных на езду по бездорожью или регулярное движение по плохим дорогам.

Минусы полного привода носят только финансовый характер. Данный вид трансмиссии имеет повышенный расход топлива и дорогой в ремонте, что обусловлено сложностью устройства.

По типу коробки передач

Механическая

Механическая трансмиссия – это тип узла, предполагающий смену режима езды путем ручного перемещения рычага с выжимом педали сцепления. Для передачи крутящего момента используются зубчатые шестерни и фрикционные элементы. Количество ступеней варьируется от 4 до 6 и более (наиболее распространенная 5-ступенчатая конфигурация). Несмотря на то, что это первый вид КПП, он остается востребованным до сих пор.

К преимуществам механической коробки относятся:

• Высокий КПД;
• Рациональный расход топлива и масла;
• Ремонтопригодность;
• Дешевизна обслуживания;
• Возможен запуск накатом, буксировка (особенно важно для сурового российского климата).

• Невозможность плавной смены скорости;
• Сложность управления для новичков;
• Неудобная смена режима на загруженных дорогах (например, в мегаполисах);
• Преждевременная усталость водителя из-за постоянных переключений рычага и нажатия педали сцепления.

Роботизированная

Коробка-робот – это механическая КПП с автоматическим переключением передач. Как и в обычной механике, конструкция включает в себя валы, диск сцепления и корзину, при этом педаль сцепления отсутствует. Смена режима езды происходит за счет встроенных серво или электронных приводов.

• Водителю не нужно перемещать рычаг и выжимать педаль сцепления;
• Роботизированная коробка стоит дешевле классического автомата;
• Топливная экономичность;
• Возможность езды накатом, буксировки.

В сравнении с классическим автоматом, роботизированная КПП имеет следующие недостатки:

• Переключение передач происходит с опозданием (производители уже решают эту проблему при помощи преселективной коробки с двумя сцеплениями);
• Смена режима езды сопровождается толчками;
• Незначительный откат назад при старте с места;
• Склонность блока управления (сервомеханизмов) к поломкам.

Гидромеханическая (классическая)

Это обычная в нашем представлении коробка-автомат, предполагающая самостоятельную смену скоростей при минимальном участии водителя. От автовладельца требуется только нажимать на педаль газа под определенным усилием и переводить рычаг в другое положение при смене режима (задний ход, парковка, нейтралка и др.).

В АКПП вместо привычного сцепления используется гидротрансформатор, установленный отдельно от КПП. Данное устройство передает давление трансмиссионной жидкости из одной крыльчатки на другую, обеспечивая плавную смену скоростей во время движения.

Преимущества коробки автомат:

• Простота вождения для новичков;
• Отсутствие рывков, толчков при смене режима езды (при исправном техническом состоянии);
• Исключен отказ назад при старте с места на горке;
• Продление срока службы силового агрегата, трансмиссии;
• Водителю не приходится отвлекаться на ручное переключение передач, что делает езду безопасной и комфортной;
• Непрерывная передача крутящего момента, упрощающая управление автомобилем.

Вариатор (бесступенчатая КПП)

Крутящий момент передается на мост автомобиля при помощи ремня (цепи). Передаточное отношение регулируется по мере изменения диаметра шкива, величина которого определяется усилием при нажатии педали акселератора.

• Плавная смена скоростного режима;
• Отсутствие толчков или рывков при переключении передачи;
• Возможность использования на малолитражных двигателях.
• Минимальный расход топлива.

Из минусов можно отметить только дорогостоящее обслуживание и медленный разгон автомобиля. Также стоит помнить о мерах предосторожности:

• Старт с места должен быть плавным, без резких нажатий педали газа (для предупреждения буксировки);
• Буксировка тяжелых прицепов приводит к сокращению ресурса ремня;
• Не совместим с моторами большой мощности из-за ограничений крутящего момента.

Гидростатическая

Конструкция данных трансмиссий позволяет передавать мощность мотора к рабочим устройствам, находящимся на дальних расстояниях. Разновидность нашла широкое применение в дорожно-строительных машинах, металлорежущих станках, плавсредствах, а также других видах техники, для которой требуется большое передаточное число.

Оборудование имеет повышенные требования к качеству трансмиссионной жидкости.

Гидравлическая

За каждую передачу отвечает отдельная гидромуфта, что позволяет передавать крутящий момент наибольшей величины без вибраций и рывков. Трансмиссия в основном используется на железнодорожной технике.

Электромеханические

Этот вид трансмиссии работает в паре с электрическим двигателем. Основными компонентами являются: генератор тока, система управления, электропроводка для соединения рабочих узлов. Отдельные модели применяются в с/х, морской технике, общественном транспорте и др.

Все виды трансмиссий в разной степени склонны к поломкам. При выявлении признаков некорректной работы КПП обращайтесь в компанию Avir Group. Мы специализируемся на ремонте трансмиссий грузовых автомобилей, пассажирского транспорта и различных видов спецтехники.
Вас может заинтересовать:

Трансмиссия

Трансми́ссия (силовая передача) — в машиностроении совокупность сборочных единиц и механизмов, соединяющих двигатель (мотор) с ведущими колёсами транспортного средства (автомобиля) или рабочим органом станка, а также системы, обеспечивающие работу трансмиссии. В общем случае трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам (рабочему органу), изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения. Трансмиссия входит в состав силового агрегата.

Содержание

В состав трансмиссии автомобиля входят:

В состав трансмиссии гусеничных машин (например, танка) в общем случае входят:

• Главный фрикцион (сцепление);
• Входной редуктор («гитара»);
• Коробка передач;
• Механизм поворота;
• Бортовой редуктор.

Основные требования

К трансмиссиям транспортных средств предъявляются следующие требования:

• обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
• простота и лёгкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
• высокая надёжность работы в течение длительного периода эксплуатации;
• малые масса и габаритные размеры агрегатов;
• простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
• высокий КПД;
• в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.

Техническое обслуживание трансмиссии

Основные признаки неисправности:

• пробуксовывание;
• неполное выключение;
• рывки во время движения с места;
• шум в сцеплении во время движения;
• заедание педали;
• подтекание жидкости в соединениях привода сцепления.

Пробуксовывание сцепления может происходить из-за:

• ограничения свободного хода педали вследствие неправильного регулирования или износа фрикционных накладок;
• износ фрикционных накладок ведомого диска.

При этом крутящий момент от двигателя передаётся не полностью, ухудшается разгон автомобиля, замедляется трогание с места, а в случае большого пробуксовывания автомобиль остаётся неподвижным, даже если передача включена и педаль сцепления отпущена.

Чтобы устранить неисправность, надо проверить свободный ход по центру площадки педали: он должен составлять 35-45 мм на автомобилях «Москвич», 26-38 мм на автомобилях ЗАЗ, 26-35 мм на автомобилях ВАЗ и 12-28 мм на автомобиле ГАЗ-24. Свободный ход создаётся прежде всего благодаря зазору между вилкой выключения сцепления и нажимной муфтой выжимного подшипника, то есть идентично перемещению педали вплоть до начала прогиба пружины диафрагмы (на автомобилях ВАЗ и «Москвич») или до начала сжимания витых пружин (ЗАЗ, ГАЗ-24).

Устройство и работа автоматической коробки передач (АКП)

Автоматическая трансмиссия (или автоматическая коробка переключения передач) переключает передачи самостоятельно в зависимости от скорости автомобиля и обеспечивает водителю приятные и комфортные условия для вождения автомобиля. От водителя лишь требуется вручную выбрать направление движения машины: вперёд или назад.

Отдельно выделяют роботизированную трансмиссию, где разъединение сцепления и переключение передач также происходит автоматически, но отсутствует механизм плавного переключения передач — гидротрансформатор.

Пока наиболее эффективным (с точки зрения плавного изменения коэффициента редукции) считается вариатор. Но использование в нём резинового ремня возможно лишь с агрегатами небольшой мощности (например, мини-скутеры). Компания Audi разработала вариатор с металлическим ремнем в виде многорядной цепи. Однако, ввиду большой стоимости, трансмиссия такого легкового автомобиля оказалась неконкурентоспособной.

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач и состоит из следующих основных частей:

• насосное колесо или насос (pump);
• плита блокировки гидротрансформатора (lock — up piston);
• турбинное колесо или турбина (turbine);
• статор (stator);
• обгонная муфта (one — way clutch).

Гидротрансформатор работает по принципу передачи движения через слой жидкости. Степень связи насосного колеса с турбинным можно плавно изменять. Этим занимается автоматика. Минусом такого устройства являются большие потери на перемешивание жидкости (низкий КПД), что не даёт возможности использовать его непосредственно в качестве основного редуктора, а лишь в качестве жидкостной муфты сцепления.

Классификация трансмиссий

По способу передачи и трансформирования момента трансмиссии делятся на механические, гидромеханические и электромеханические.

Механические трансмиссии

Механические трансмиссии — (простые и планетарные) в коробках передач содержат лишь шестерёнчатые и фрикционные устройства. Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия (КПД), компактности и малой массе, надёжности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя. Большое время на переключение передач рычагом усложняет управление машиной. Поэтому спортивные автомобили, снабжённые механической трансмиссией, оборудуют электронными переключателями передач (подрулевыми лепестками, кнопками на руле и пр.) и коробками передач со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.

Применение механических транисмиссий характерно для советского танкостроения (простые механические — Т-55, Т-62; планетарные с гидросервоуправлением — Т-64, Т-72, Т-80).

Гидромеханические трансмиссии

Гидромеханические трансмиссии имеют гидромеханическую коробку передач, в состав которой входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор, комплексная гидропередача) и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надёжности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидропередачи. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты моторно-трансмиссионного отделения. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Гидромеханические трансмиссии получили широкое распространение в западном танкостроении — М1 «Абрамс» (США), «Леопард-2» (ФРГ). В трансмиссиях этих танков использованы не только гидродинамические передачи в основном приводе, но и гидростатические (гидрообъёмные) передачи в дополнительном приводе для осуществления поворота.

Электромеханические трансмиссии

Электромеханическая трансмиссия состоит из электрического генератора, тягового электродвигателя (или нескольких), электрической системы управления, соединительных кабелей. Основным достоинством электромеханических трансмиссий, является обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги, а также отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электротрансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы.

Недостатком, препятствующим широкому распространению электрических трансмиссий, являются относительно большие габариты, масса и стоимость (особенно если используются электрические машины постоянного тока), сниженный КПД (по сравнению с чисто механической). Однако, с развитием электротехнической промышленности, массовым распространением асинхронного, синхронного, вентильного, индукторного и др. видов электрического привода, открываются новые возможности для электромеханических трансмиссий.

Такие трансмиссии применяются в тепловозах, карьерных самосвалах, некоторых морских судах, тракторах, самоходных механизмах, военной технике (в свое время, на танках ЭКВ (СССР) и немецких военных машинах «Фердинанд» и «Мышонок»), автобусах (которые с таким видом трансмиссии, правильнее называются теплоэлектробус (например ЗИС-154)).

http://cyberleninka.ru/article/n/raschetno-eksperimentalnye-issledovaniya-dinamiki-mehanicheskoy-transmissii-bazovoy-stantsii-mobilnoy-kanatnoy-dorogi
http://carwin-motors.ru/remont/transmissiya.html