Зачем нужна коробка передач
Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы
Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.
Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач - это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.
Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.
С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.
Виды трансмиссий
Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:
1. Механическая коробка переключения передач
2. Автоматическая коробка переключения передач
3. Роботизированная коробка переключения передач
4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач
Разберем подробнее каждый тип коробки.
Механическая коробка передач (Механика, МКПП)
Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.
История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.
Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.
Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.
Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.
Плюсы МКПП:
· Простая и надежная конструкция
· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья
· Движение в экономичном режиме
· Недорогое обслуживание
Минусы МКПП:
· Неудобство управления в сложном городском режиме
Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)
Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля.
Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.
Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.
Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента - это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.
Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.
Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.
Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.
Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.
Плюсы АКПП:
· Комфорт и удобство управления
· Способность менять передачи при полной мощности двигателя
· Плавность хода во время переключения передач
· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи
Минусы АКПП:
· Стоимость и периодичность обслуживания
· Больший расход топлива
· Низкий КПД
· Меньшая динамика автомобиля
Роботизированные коробки передач (Роботы)
Роботизированная коробка передач - это логическое продолжение развития механической коробки.
Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.
Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.
В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.
Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32.
Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.
Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.
В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:
· С мокрым сцеплением - используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.
· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.
Плюсы Робота:
· Плавность переключения и хода
· Высокий КПД
· Экономичный расход топлива
· Высокая динамика
· Возможность выбора режима работы трансмиссии
Минусы Робота:
· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям
Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)
Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.
К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.
Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.
Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.
Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT - это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем - сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.
Плюсы Вариатора:
· Переключение передач происходит незаметно, без рывков
· Экономичный расход топлива
· Высокая динамика
Минусы Вариатора:
· Несовместимость с мощными моторами
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке
Итог.
Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.
для чего нужна коробка передач в машине
Практический каждый, кто имел дело с автомобилем или другим видом колесной техники, хорошо знает, что кроме двигателя в устройстве ТС также используется коробка передач. Коробка передач (КПП или трансмиссия) по важности является вторым агрегатом после двигателя на разных видах транспортных средств.
При этом существует несколько видов коробок передач, однако основной задачей данных агрегатов на машине является получение, преобразование и дальнейшая передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса автомобиля. Далее мы подробно рассмотрим назначение коробки передач и для чего нужна коробка передач в устройстве трансмиссии авто.
Содержание статьи
- Для чего нужна коробка передач в автомобиле
- Разновидности КПП: типы коробок передач
- Что в итоге
Для чего нужна коробка передач в автомобиле
Итак, коробка передач считается основным элементом трансмиссии автомобиля. Как уже было сказано, основным ее предназначением является изменение крутящего момента от двигателя, а также скорости движения и направления движения авто. Также коробка позволяет «отсоединять» двигатель от трансмиссии во время переключения передач.
Именно благодаря КПП автомобиль получает возможность двигаться вперед и назад, движение можно осуществлять с разной скоростью, при этом двигатель стабильно работает на разных скоростях и нагрузках, а также достигается плавное переключение передач в процессе езды.
Чтобы было понятно, основной задачей КПП является необходимость обеспечивать как требуемые динамические показатели автомобиля, так и показатели топливной экономичности двигателя. При этом учитываются разные условия движения, нагрузка, скорость и т. д.
- Идем далее. Диапазон оборотов двигателя отличается от диапазона вращения колес. Также применительно к ДВС нужно учесть обороты максимальной мощности и максимального крутящего момента.
Так вот, для старта и разгона нужен крутящий момент, тогда как для езды с высокой скоростью и преодоления больших нагрузок нужны обороты мощности. При этом особенностью ДВС является то, что обороты крутящего момента «средние» (3000-3500 об/мин) тогда как на «мощностные» обороты двигатель выходит ближе к максимальным значениям (5500-6000 тыс. об/мин.).
Простыми словами, если нагрузка на мотор будет большой, а обороты слишком низкие, двигатель «не вытянет» по мощности и заглохнет. Если же обороты будут слишком высокими, при этом езда с высокой скоростью не нужна, сильно возрастает расход топлива. Чтобы добиться оптимального баланса, в коробке предусмотрено изменение передаточных чисел (передаточное отношение).
Благодаря такой возможности можно уверенно стартовать с места, двигаться с небольшой скоростью, осуществлять движение задним ходом и т. д. Также удается поддерживать обороты двигателя в оптимальном диапазоне применительно к постоянно меняющимся дорожным условиям и нагрузкам.
Например, разгон автомобиля предполагает необходимость преодолеть высокие значения сил сопротивления (преодоление повышенного трения и сил инерции). Наличие КПП делает возможным трогание с места и разгон до средних и высоких скоростей, который предполагает плавный или ступенчатый переход с низких на повышенные передачи (переключение передач).
В результате скорость нарастает постепенно, сильно снижаются динамические нагрузки на двигатель и трансмиссию. При этом обороты оптимально удерживать именно в диапазоне высоких значений крутящего момента двигателя.
С учетом веса и особенностей ТС, установленного двигателя, целевого назначения транспорта и ряда других характеристик и особенностей конструкторы производят подбор количества передач и передаточных чисел в коробке, главной передаче, раздаточной коробке и т.д. (при наличии).
Разновидности КПП: типы коробок передач
Разобравшись с назначением коробки, следует отметить, что сами КПП бывают ступенчатыми, бесступенчатыми и комбинированными. Давайте рассмотрим указанные виды коробок более подробно. Прежде всего, наиболее распространенным типом КПП являются ступенчатые коробки передач. В таких КПП крутящий момент изменяется ступенчато. К данному типу можно отнести МКПП (механика) и РКПП (коробка-робот).
- Механическая коробка передач является многоступенчатым цилиндрическим редуктором, где предусмотрено переключение передач самим водителем вручную. МКПП бывают четырехступенчатыми, пятиступенчатыми, шестиступенчатыми и т.д. Главным плюсом такой коробки считается надежность и простота, а также полный контроль во всех режимах.
Минусом можно считать необходимость постоянного ручного переключения передач и связанные с этим сложности. По этой причине коробки с автоматизированным управлением в последнее время сильно теснят «механику».
- Коробка-робот (роботизированная коробка передач) является все той же механикой, однако функции выключения сцепления и переключения передачи полностью автоматизированы благодаря использованию отдельных исполнительных механизмов под управлением ЭБУ коробкой (например, коробки АМТ).
Самые современные РКПП имеют два сцепления и отличаются сложной конструкцией. При этом двойное сцепление делает процесс переключения быстрым и плавным, передача крутящего момента происходит без разрыва потока мощности от ДВС на колеса.
В результате такая коробка переключается быстрее, чем это смог бы сделать водитель-профессионал или опытный пилот на гоночном авто. Машина с таким «роботом» (например, DSG) отличается быстрым разгоном, а также поддержанием оптимальных оборотов мотора и одновременно высокой топливной экономичностью. Недостатком принято считать сложность ремонта, сниженный ресурс, низкую ремонтопригодность и высокую стоимость отдельных запчастей и элементов.
- Также существуют бесступенчатые коробки CVT. Под таким типом следует понимать КПП вариатор (CVT или вариаторная коробка передач). Главное отличие таких трансмиссий в том, что фиксированных физических ступеней в них нет.
Такая особенность позволяет изменять передаточное число в вариаторе плавно, по сравнению со ступенчатыми коробками. Также крутящий момент от двигателя передается за счет гидравлического или механического сцепления (намного сильнее в данном случае распространен первый вариант в виде гидротрансформатора).
Коробка вариатор уверенно разгоняет автомобиль с места, тяга постоянно передается на колеса, передаточное число изменяется плавно, достигается максимальный комфорт при езде. Основной минус такой КПП – вариатор не рассчитан на большой крутящий момент, его не ставят в паре с мощными двигателями, так как отмечается сильное снижение надежности и ресурса.
- Гидромеханические коробки, которые иногда называют комбинированными коробками передач или просто АКПП коробка-автомат, являются «классическими» автоматическими КПП. Конструкция проверена временем, включает в себя гидротрансформатор в роли сцепления (обеспечивает бесступенчатую регулировку крутящего момента), а также механическую планетарную коробку передач (планетарный редуктор).
Автоматы данного типа могут иметь 6, 7 или даже 8 ступеней или скоростей (например, распространенная 8-и ступенчатая коробка ZF). Такие КПП достаточно быстро и плавно переключают передачи, отличаются высокой надежностью и большим ресурсом, хорошо выдерживают большой крутящий момент и нагрузки.
К минусам данных АКПП можно отнести увеличенный расход топлива, снижение КПД по причине потерь в ГДТ, худшую динамику разгона по сравнению с вариатором или роботом с двойным сцеплением. При этом новейшие версии гидромеханических автоматов не сильно уступают другим типам АКПП.
Еще добавим, что большинство автоматических коробок (кроме старых гидромеханических автоматов) независимо от типа (вариатор, робот или «классическая» АКПП), имеют режим Типтроник. Данный режим полуавтоматический, имитирует ручное переключение передач самим водителем. Также коробка автомат может быть адаптивной (отдельно подстраивается под манеру езды конкретного водителя).
Что в итоге
Как видно, коробка передач предназначена для передачи крутящего момента, а также для его преобразования с учетом разных условий движения, нагрузки на мотор, скорости и т. д.
Основная задача и назначение КПП – позволить подобрать оптимальные обороты двигателя с учетом скорости, нагрузок и конкретных условий, чтобы двигатель работал в диапазоне оптимальных оборотов, не подвергался большим нагрузкам, а также не перерасходовал горючее.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какую автоматическую коробку передач лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете о плюсах и минусах разных видов АКПП, а также на чем остановить свой выбор с учетом особенностей агрегатов разных типов.
Что касается видов КПП, сегодня можно выделить не только МКПП и классические автоматы, но также вариаторы и роботы. При этом роботизированная коробка с двойным сцеплением и электронным управлением считается наиболее перспективной и современной разработкой, однако на практике, особенно после выхода на рынок «классических» 8-ступенчатых АКПП ZF и Aisin, гидромеханический автомат продолжает оставаться серьезным конкурентом для других типов автоматических трансмиссий.
Когда я должен добавить редуктор к двигателю? За и против.
Редукторы снижают скорость и увеличивают крутящий момент
Хотя иногда встречаются редукторы, которые увеличивают скорость и уменьшают крутящий момент, в подавляющем большинстве случаев редуктор используется для снижения скорости вала двигателя и увеличения крутящего момента.
Это можно сделать по нескольким причинам.
- Вам необходимо достичь определенного значения крутящего момента, и наиболее экономичным методом является использование двигателя меньшего размера с редуктором, а не двигателя большего размера.
- Вам нужен определенный крутящий момент, но вы ограничены пространством и поэтому не можете использовать большой двигатель, который в противном случае мог бы удовлетворить требования по крутящему моменту.
- Вам нужно работать в таком низком диапазоне скоростей, что двигатель просто нецелесообразен в качестве метода, с помощью которого вы могли бы им управлять.
Другими словами, редуктор — это единственный реальный способ обеспечить требуемые механические характеристики.
Каковы преимущества добавления редуктора?
- Редуктор может добавить значительно больший крутящий момент для очень маленького агрегата и, следовательно, может быть чрезвычайно эффективным в качестве метода управления низкоскоростными приложениями с высоким крутящим моментом из небольшого агрегата.
- Они могут быть адаптированы для обеспечения точного крутящего момента и требуемого диапазона скоростей. Независимо от того, что вам нужно, вы можете получить комбинацию двигателя и редуктора, которая сможет обеспечить требуемый крутящий момент и скорость. Коробки передач позволяют вам намного приблизиться к конкретным требованиям, обеспечивая гибкость и диапазон, которые вы не сможете получить от простого двигателя.
- Они компактны и поэтому могут уменьшить вес по сравнению с более крупным двигателем.
- В некоторых случаях редукторы могут означать, что вы можете использовать более низкое напряжение для конкретного применения.
Например, типичный двигатель с крутящим моментом 10 Нм обычно работает с питанием 12 В или 24 В, но с добавлением редуктора можно легко достичь этих уровней крутящего момента.
Каковы недостатки использования редукторов?
Использование редукторов имеет несколько недостатков. С некоторыми из них можно справиться, используя высококачественную коробку передач. Другие просто неизбежны при использовании коробки передач. Основные проблемы, с которыми вы можете столкнуться с коробкой передач:
- Закрытые приложения становятся более сложными. На редуктор можно установить энкодеры или потенциометры, но обычно это немного сложнее, чем без редуктора, из-за типичной конструкции редуктора. Конечно, можно отслеживать положение, вычисляя, где должен находиться вал, на основе энкодера на валу двигателя и программы, учитывающей передаточное число, но это никогда не будет на 100% точным из-за люфта и других проблем с коробками передач.
- Неэффективность увеличивается.
Типичные планетарные редукторы часто имеют КПД около 75%, хотя их можно сделать намного более эффективными, если они производятся очень качественными производителями. Это означает, что вы обмениваете 25% своей потенциальной механической мощности вращения на тепловую и шумовую энергию. Для некоторых приложений это может быть меньшей проблемой, но для других это может означать, что требуется значительно большая входная мощность, и это может сделать редуктор нежелательным.
- Это еще одна часть, которая потенциально может пойти не так. Звучит очевидно и просто, но есть основной аргумент в пользу этой идеи. Чем больше сложности вы добавляете к приложению, тем выше риск сбоя. При добавлении дополнительного компонента, увеличивающего сложность системы привода, вероятно, увеличится вероятность отказа.
- Вы можете потерять прямое управление и реакцию двигателя, такого как шаговый двигатель, что может снизить его эффективность в определенных приложениях.
Итак, какие типичные области применения лучше всего подходят для редукторов…
Медленно движущиеся устройства с высоким крутящим моментом, безусловно, являются наиболее распространенными типами приложений, в которых следует применять эти двигатели. Будь то медленно движущиеся перистальтические насосы, большие вращающиеся поворотные столы или робототехника, мотор-редуктор переместит ваше приложение в диапазон скорости крутящего момента, в котором вам нужно. Это широко применимо к большинству отраслей в зависимости от конкретного типа проекта или рассматриваемого приложения. . Например, многие насосы не будут использовать редукторы, но тогда для таких насосов, как большая перистальтика, требующих низких скоростей и высокого крутящего момента, редукторы будут очевидным выбором.
Точно так же во многих приложениях с прямым приводом (например, в небольших роботах) редукторы обычно необходимы для снижения скорости и требуемого крутящего момента без ущерба для эффективности за счет использования чего-то вроде шагового двигателя. В этих приложениях коробки передач позволяют разработчикам извлечь выгоду из простого процесса сборки, в котором, например, все четыре колеса могут иметь независимые приводы, способные обеспечить требуемый крутящий момент и скорость. Без редукторов этот вид работ был бы невозможен.
Вывод – чрезвычайно полезное дополнение в правильном применении
Редукторымогут иметь огромное значение и в основном необходимы для определенных типов приложений, как видно из приведенных выше примеров. Однако в других случаях важно подумать о том, что именно вы хотите сделать, и сначала изучить все возможные варианты. Добавление редукторов снизит эффективность, и в некоторых случаях этого можно избежать. Однако в других приложениях просто нет ничего, что могло бы обеспечить производительность, которую может дать редуктор, и поэтому их следует рассматривать как неотъемлемую часть процесса.
Если у вас есть проект, в котором вы рассматриваете редукторы как потенциальный вариант, но не знаете, как лучше всего спуститься вниз, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами, чтобы обсудить ваши требования. Наша команда в Великобритании будет более чем рада проконсультировать вас по имеющимся у вас вариантам и работать с вами, чтобы найти наиболее подходящее решение для вашего проекта.
Что такое коробка передач? - Определение, типы, работа, преимущества
Откройте для себя части коробки передач , его функция, как он работает, а также преимущества и недостатки МКПП и АКПП . Понимать роль коробки передач в поддержании оптимального диапазона оборотов двигателя и ее значение для производительности и эффективности автомобиля.
Содержание
- 1 Что такое редуктор?
- 2 Необходимость коробки передач
- 3 Детали коробки передач
- 4 Функция коробки передач
- 5 Работа коробки передач
- 6 Преимущества и недостатки коробки передач
- 6.1 Advantages Of Manual Transmission
- 6.2 Disadvantages Of Manual Transmission
- 6.3 Advantages Of Automatic Transmission
- 6.4 Disadvantages Of Automatic Transmission
- 7 Types Of Gearbox
- 7.1 Manual Transmission
- 7.2 Automatic Transmission
- 8 Часто задаваемые вопросы
Что такое коробка передач?
Схема коробки передач Коробка передач представляет собой механическое устройство, передающее мощность от источника, например двигателя, к машине или транспортному средству. Он использует шестерни и зубчатые передачи для обеспечения преобразования скорости и крутящего момента от вращающегося источника энергии к другому устройству.
Шестерни можно включать и выключать для изменения скорости и крутящего момента выходного вала. Этот процесс известен как переключение передач. Коробки передач используются в самых разных областях, включая автомобили, велосипеды, мотоциклы и промышленное оборудование.
Обычно используются в механических и автоматических коробках передач автомобилей. Коробка передач также помогает поддерживать оптимальный диапазон оборотов двигателя для данной скорости и нагрузки.
Необходимость коробки передач
Для поддержания частоты вращения двигателя при любых условиях нагрузки и скорости автомобиля в коробке передач используется система поддержания частоты вращения двигателя, при этом жертвуя одной и той же скоростью движения. Чтобы двигатель мог быстрее вращать колеса на дороге, а также увеличить крутящий момент, требуется коробка передач.
Детали коробки передач
Детали коробки передач1. Вал сцепления – Вал сцепления или ведущий вал соединен через сцепление, и когда сцепление включено, ведущий вал также вращается. На валу сцепления закреплена только одна шестерня, и этот двигатель вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал. Кроме того, ведущий вал и главный вал находятся на одной линии.
2. Промежуточный вал / промежуточный вал — Промежуточный вал представляет собой вал, который соединяется непосредственно с валом сцепления. Он имеет шестерню, которая соединяет его с валом сцепления, а также с главным валом. Он может работать на частоте вращения двигателя или ниже частоты вращения двигателя в зависимости от передаточного числа.
3. Главный вал / вторичный вал — Главный вал или вторичный вал вращаются с разными скоростями, а также обеспечивают необходимый крутящий момент для автомобиля. Выходной вал имеет шлицы, поэтому шестерню или синхронизатор можно перемещать для включения или выключения.
4. Подшипники – Подшипники необходимы для поддержки вращающейся части и снижения трения. Коробка передач имеет как встречный, так и главный вал, который поддерживается подшипником.
5. Шестерни – Зубчатые передачи используются для передачи мощности с одного вала на другой вал. Величина крутящего момента, передаваемого через шестерни, зависит от размера шестерен. Чем выше передаточное число, тем выше крутящий момент/ускорение и ниже скорость. Все шестерни, кроме шестерен на главном валу, закреплены на соответствующих валах;
6. Вилка переключателя передач . Переключатели передач представляют собой простые устройства, в которых используется рычаг, который выбирает передачу для включения механизмов расцепления. Движение рычага перемещает зацепляющую часть на валу. От типа коробки передач зависит, скользит ли рычаг шестерни или синхронизатора, которые уже выкованы вдоль основного вала.
Функция
Коробка передач Видео – Что такое коробка передач?- Помогает двигателю отсоединиться от ведущих колес.
- Помогает работающему двигателю плавно и без ударов соединяться с ведущим колесом.
- Это обеспечивает возможность изменения рычага между двигателем и ведущими колесами.
- Это помогает снизить частоту вращения двигателя в соотношении 4: 1 в случае легковых автомобилей и в большем соотношении в случае тяжелых транспортных средств, таких как грузовики и грузовики.
- Помогает ведущим колесам двигаться с разной скоростью.
- Это дает относительное движение между двигателем и ведущими колесами из-за изгиба дорожной пружины.
W
Коробка передач Коробка передач в автомобиле отвечает за передачу мощности от двигателя к ведущим колесам. Он делает это с помощью набора шестерен, которые можно переключать для изменения скорости и крутящего момента на выходе. Шестерни расположены в определенной последовательности, называемой передаточным числом, что позволяет автомобилю работать на разных скоростях, сохраняя при этом оптимальные характеристики двигателя.
Коробка передач обычно управляется рычагом или переключателем, расположенным внутри автомобиля, который водитель использует для выбора нужной передачи. В механической коробке передач водитель должен физически переключать передачи, перемещая рычаг. В автоматической коробке передач используются датчики для автоматического переключения передач в зависимости от скорости автомобиля и нагрузки.
Коробка передач играет решающую роль в производительности и эффективности автомобиля, позволяя двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне оборотов при заданной скорости и нагрузке.
Преимущества И Недостатки Коробки передач
Преимущества МКПП
- Автомобиль более привлекателен для водителя.
- Водитель имеет полный контроль над передачами и когда переключать передачи.
- Стоимость автомобиля с механической коробкой передач ниже стоимости автомобиля с автоматической коробкой передач.
- Стоимость ремонта меньше.
- Обеспечивает лучший пробег.
Недостатки механической коробки передач
- Механическая коробка передач может раздражать в условиях интенсивного движения.
- Возможны проблемы с изучением нового драйвера.
- Точный контроль над холмами необходим, чтобы избежать сваливания или отката.
- Руки и ноги могут болеть при включении передач и сцепления.
Преимущества автоматической коробки передач
- Легко управлять автомобилем в пробках.
- Эта передача быстрая и плавная.
- Современные автомобили с автоматической коробкой передач имеют такой же пробег, как и механическая коробка передач.
- Автоматическая коробка передач очень удобна для водителя при движении.
Недостатки автоматической коробки передач
- Покупка автомобиля с автоматической коробкой передач обходится дороже, чем автомобиля с механической коробкой передач.
- В АКПП больше движущихся частей, что увеличивает стоимость ремонта.
- Переключение передач занимает немного времени и переключение передач обнаруживает, а временами легкий толчок также не удается.
- Вы не можете сделать автомат более-менее по собственному желанию, вдруг возникнет проблема в обгоне автомобиля.
Типы коробок передач
Механическая коробка передач
Механическая коробка передач — это тип коробки передач, который требует от водителя переключения передач вручную с помощью педали сцепления и рычага переключения передач. Это позволяет водителю напрямую контролировать мощность и крутящий момент двигателя, что дает ему больший контроль над производительностью автомобиля.
Существует несколько типов механической трансмиссии:
1. Коробка передач со скользящим зацеплением
В этой коробке передач используются прямозубые шестерни. На рисунке показана конструкция скользящей сетчатой передачи с тремя передними и одной задней скоростью. К главному валу прикреплены три шестерни (1, 6 и 5) и четыре шестерни (2, 3, 4 и 7) к промежуточному валу.
Две шестерни главного вала (6 и 5) могут перемещаться с помощью вилки вала и зацепляться с шестернями (3 и 4) промежуточного вала. Поэтому его называют коробкой передач со скользящим зацеплением (Gearbox). На промежуточном валу установлена отдельная промежуточная шестерня (8).
2. Коробка передач с постоянным зацеплением
Коробка передач с постоянным зацеплением — это тип механической трансмиссии, используемой в автомобилях и других транспортных средствах. В нем используются шестерни, которые постоянно находятся в зацеплении, но не обязательно в зацеплении. Шестерни выбираются путем скольжения соответствующей шестерни по валу в зацепление с выходной шестерней.
Редуктор с постоянным зацеплением обычно имеет несколько шестерен на параллельных валах, которые постоянно находятся в зацеплении. Когда водитель выбирает передачу, механизм синхронизатора используется для выравнивания шестерни на выходном валу с шестерней на входном валу, обеспечивая плавное зацепление.
Эта конструкция обеспечивает плавное переключение передач и снижает вероятность износа или блокировки шестерен, но она также имеет больше деталей и может быть менее эффективной, чем другие типы коробок передач, такие как коробки передач с синхронизаторами.
Однако редукторы с постоянным зацеплением относительно просты и надежны, и их можно найти в самых разных транспортных средствах, от мотоциклов до грузовиков.
3. Коробка передач с синхронизатором
Коробка передач с синхронизатором — это тип механической трансмиссии, используемой в автомобилях и других транспортных средствах. В нем используются шестерни, которые находятся в постоянном зацеплении, но оснащены механизмом синхронизатора, который обеспечивает плавное зацепление передач.
Механизм синхронизатора использует трение для согласования скорости вращения шестерни на входном валу с шестерней на выходном валу до того, как они войдут в зацепление. Это устраняет необходимость в двойном сцеплении, которое используется в коробках передач других типов для согласования скоростей передач перед включением.
Конструкция синхронизатора обеспечивает плавное переключение и исключает вероятность перетирания или блокировки шестерен. Он также имеет меньше деталей и более эффективен, чем другие типы коробок передач, такие как коробки передач со скользящим зацеплением, но механизм синхронизатора более сложен и может быть источником проблем, если его не обслуживать должным образом.
Коробки передач с синхронизаторами можно найти в самых разных транспортных средствах, от легковых до грузовиков, и обычно они считаются более совершенными, чем коробки передач с постоянным зацеплением.
Автоматическая коробка передач
Автоматическая коробка передач — это тип коробки передач, в котором используется преобразователь крутящего момента и планетарная передача для автоматического переключения передач в зависимости от скорости и нагрузки автомобиля. Это избавляет водителя от необходимости вручную переключать передачи, что делает вождение более удобным и комфортным.
Существует несколько типов автоматических трансмиссий:
1. Гидраматическая трансмиссия Гидраматическая трансмиссия
Гидраматическая трансмиссия — это тип автоматической трансмиссии, в которой для передачи мощности используется гидромуфта и планетарная передача. Впервые он был разработан General Motors в конце 1930-х годов и широко использовался в автомобилях GM в 1940-х и 1950-х годах.
В трансмиссии Hydramatic используется гидротрансформатор, представляющий собой гидромуфту, которая позволяет двигателю продолжать работать с постоянной скоростью, в то время как трансмиссия переключает передачи. Это устраняет необходимость в педали сцепления, что делает трансмиссию более удобной в использовании.
В трансмиссии Hydramatic используются планетарные шестерни для достижения различных передаточных чисел, а также набор муфт и лент для включения и выключения шестерен. Это обеспечивает плавное переключение передач и устраняет необходимость в ручном переключении передач.
Трансмиссия Hydramatic была первой полностью автоматической коробкой передач, выпускаемой серийно для легковых автомобилей. Она широко использовалась в легковых и грузовых автомобилях GM в 1940-х и 1950-х годах. Сегодня она устарела и заменена современной технологией автоматической трансмиссии.
2. Трансмиссия с гидротрансформатором Трансмиссия с гидротрансформатором
Трансмиссия с гидротрансформатором — это тип автоматической трансмиссии, в которой для передачи мощности от двигателя к трансмиссии используется гидромуфта, называемая гидротрансформатором. Преобразователь крутящего момента позволяет двигателю продолжать работать с постоянной скоростью, в то время как трансмиссия переключает передачи, устраняя необходимость в педали сцепления и делая трансмиссию более удобной в использовании.
Гидротрансформатор работает за счет использования турбины и статора для передачи мощности от двигателя к трансмиссии. Турбина соединена с маховиком двигателя и вращается при работающем двигателе. Статор соединен с входным валом трансмиссии и не вращается. Когда турбина вращается, она проталкивает жидкость через преобразователь, в результате чего статор вращается и передает мощность на трансмиссию.
Преобразователь крутящего момента также имеет функцию блокировки, которая позволяет напрямую соединять турбину и статор, когда автомобиль достигает определенной скорости, что устраняет потери мощности, вызванные преобразователем крутящего момента.
Трансмиссии с гидротрансформатором широко используются в автомобилях и сегодня являются наиболее распространенным типом автоматических трансмиссий в легковых автомобилях. Они обеспечивают плавное переключение передач и устраняют необходимость в ручном переключении передач, но они могут быть менее эффективными, чем другие типы трансмиссий, и могут быть источником проблем, если их не обслуживать должным образом.
3. Бесступенчатая трансмиссия (CVT).
Бесступенчатая трансмиссия (CVT). передаточные числа, как у традиционной автоматической коробки передач.Это позволяет двигателю всегда работать на наиболее эффективных оборотах (оборотов в минуту), повышая эффективность использования топлива и обеспечивая плавность хода. Бесступенчатая трансмиссия обычно используется в небольших автомобилях, гибридных автомобилях и некоторых высокопроизводительных спортивных автомобилях.
4. Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)
Коробка передач с двойным сцеплением (DCT) Коробка передач с двойным сцеплением (DCT) — это тип автоматизированной трансмиссии, в которой используются два отдельных сцепления для четных и нечетных передач. Это обеспечивает более быстрое и плавное переключение передач по сравнению с традиционной механической или автоматической коробкой передач. Он работает, предварительно выбирая следующую передачу, пока включена текущая передача, что позволяет переключаться гораздо быстрее, когда водитель этого требует.
DCT обычно используются в высокопроизводительных спортивных автомобилях и гоночных автомобилях из-за их быстрого переключения и улучшенных характеристик. Они также используются в некоторых серийных автомобилях, где продаются как «DSG» или «PDK» (Porsche Doppelkupplungsgetriebe).
5.
Планетарная коробка передач Планетарная коробка передач Планетарная коробка передач, также известная как планетарная коробка передач, представляет собой тип коробки передач, в которой для передачи мощности используются планетарные шестерни. В эпициклическом редукторе шестерни расположены таким образом, что шестерня, называемая солнечной шестерней, расположена в центре и окружена набором планетарных шестерен, которые входят в зацепление как с солнечной шестерней, так и с внешним зубчатым венцом.
Расположение шестерен позволяет достичь нескольких передаточных чисел путем выборочной блокировки и разблокировки различных частей системы передач. Это позволяет создать компактную конструкцию, которая может обеспечить широкий диапазон передаточных чисел.
Эпициклические редукторы широко используются в автомобилях, особенно в гибридных и электрических транспортных средствах, поскольку они позволяют эффективно использовать многие источники энергии, такие как электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания. Их также можно найти в других приложениях, таких как ветряные турбины, строительное оборудование и робототехника.
Часто задаваемые вопросы
Что такое коробка передач?
Коробка передач — это механическое устройство, передающее мощность от источника, например двигателя, к машине или транспортному средству. Он использует шестерни и зубчатые передачи для обеспечения преобразования скорости и крутящего момента от вращающегося источника энергии к другому устройству.
Что такое передаточное число?
Передаточные числа — это ступени редуктора в коробке передач. Редуктор умножает крутящий момент двигателя на величину передаточного числа. Требуемый крутящий момент на колесе зависит от условий эксплуатации.
Что такое механическая коробка передач ?
Механическая трансмиссия — это тип трансмиссии, который требует от водителя ручного переключения передач с помощью педали сцепления и рычага переключения передач. Это позволяет водителю напрямую контролировать мощность и крутящий момент двигателя, что дает ему больший контроль над производительностью автомобиля.
Что такое автоматическая коробка передач ?
Автоматическая трансмиссия — это тип трансмиссии, в которой используется преобразователь крутящего момента и планетарная передача для автоматического переключения передач в зависимости от скорости и нагрузки автомобиля. Это избавляет водителя от необходимости вручную переключать передачи, что делает вождение более удобным и комфортным.
Что такое синхронизатор?
Синхронизатор представляет собой устройство, используемое для приведения двух соседних элементов к одинаковой скорости перед тем, как втулка войдет в зацепление с ними. Синхронизатор является частью механической коробки передач с синхронизатором, которая обеспечивает плавное включение передач.
Подходит ли механическая коробка передач для начинающих?
Механическая коробка передач может быть хорошим выбором для начинающих, так как она позволяет лучше контролировать автомобиль и помогает новым водителям улучшить навыки вождения. Это также может быть более привлекательным для вождения, чем автомобиль с автоматической коробкой передач, что может сделать вождение более приятным для некоторых людей.
Однако обучение вождению с механической коробкой передач может быть трудным и требует большей практики, особенно когда речь идет о плавном переключении передач. В целом, подходит ли механическая коробка передач для начинающих, зависит от индивидуального стиля обучения и предпочтений.
Можно ли затормозить без сцепления?
Да, в автомобиле с автоматической коробкой передач можно задействовать тормоз без использования сцепления. Педаль тормоза и педаль акселератора не зависят друг от друга, поэтому вы можете нажать на педаль тормоза, не нажимая педаль акселератора и не используя сцепление.
Если вы хотите снизить скорость или остановить автомобиль, рекомендуется использовать педаль тормоза вместо сцепления. Важно отметить, что когда вы нажимаете педаль тормоза во время движения в автомобиле с механической коробкой передач, двигатель продолжает работать и не глохнет, пока не будет переключена передача в нейтральное положение или не будет нажато сцепление.
Автоматическая коробка передач лучше вариатора?
Зависит от контекста и конкретных сравниваемых автомобилей. Автоматические коробки передач и CVT (бесступенчатая трансмиссия) имеют свои преимущества и недостатки. Автоматические коробки передач имеют фиксированное количество передач и плавно переключаются между ними, в то время как бесступенчатая трансмиссия может обеспечивать почти бесконечный диапазон передаточных чисел, что может способствовать более экономичному вождению.
Однако некоторые водители могут обнаружить, что переключение передач в вариаторе менее плавное и более «резиновое» по сравнению с традиционной автоматической коробкой передач. Бесступенчатая трансмиссия также имеет некоторые недостатки, такие как отсутствие торможения двигателем и не такая линейная подача мощности, как у традиционной автоматической коробки передач. В конечном счете, это вопрос личных предпочтений и конкретных потребностей водителя.
Подходит ли автомобиль с автоматической коробкой передач для длительной поездки?
Автомобиль с автоматической коробкой передач может быть хорошим выбором для длительной поездки, поскольку он устраняет необходимость в ручном переключении передач, что снижает утомляемость водителя. Они также могут обеспечить более спокойное и комфортное вождение, поскольку водителю не нужно беспокоиться о сцеплении и переключении передач. Кроме того, автоматическая коробка передач также может повысить эффективность использования топлива за счет выбора наиболее эффективного передаточного числа.
