Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Одним из элементов системы управления автомобилем является гидромеханическая трансмиссия. Благодаря ей водитель может переключать передачи плавно и без рывков. Гидромеханическая коробка передач — что это такое? Давайте разберемся.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Гидромеханическая коробка передач

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Для автомобиля и подобного ему транспортного средства трансмиссией является узел, который передает от двигателей к колесам крутящий момент. Так это выглядит в автомобилях со сцеплением, но их постепенно вытесняют с рынка АКПП.

«Автоматы» сегодня ставят все чаще. В них не предусмотрено сцепления, а передачи переключаются автоматически. Гидромеханика помогает облегчить задачу смены передач во время движения.

В классических коробках при управлении автомобилем выполняются следующие процессы:

  • отключение трансмиссии от двигателя в момент смены передач;
  • при изменении дорожных условий изменение величины крутящего момента.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Корпус гидротрансформатора вращается вместе с насосным колесом. Турбина с корпусом не связана (за исключением периода блокировки ГТ) – она соединена с валом коробки.

Реактор при этом закреплен через обгонную муфту – она не дает ему проворачиваться под напором потока, когда разница в скорости вращения насосного и турбинного колес велика, но позволяет вращаться вместе с ними в одном направлении, когда автомобиль движется с постоянной скоростью и проскальзывание ГТ минимально. Так удается поднять КПД коробки.

Для выполнения этих действий и необходима гидромеханическая АКПП. Она одновременно выполняет функции сцепления и трансмиссии. Эту коробку специально придумали для использования в городских условиях, где постоянно выжимать сцепление может быть проблематично из-за частых остановок в пробках. Управляется автомобиль с гидромеханикой при помощи педалей тормоза и газа.

Разновидности гидромеханики

В состав этой трансмиссии обязательно входит гидротрансформатор, составляющие системы управления и механическая коробка. Она может быть одной из нескольких систем:

  • многовальной;
  • двухвальной;
  • трехвальной;
  • планетарной.

Последняя разновидность коробки наиболее распространена. Она часто устанавливается на легковые автомобили, так как не имеет высокой металлоемкости. Она отличается меньшим шумом при работе, высоким сроком службы и компактностью.

Вальные механизмы можно встретить на грузовиках и автобусах. В них для переключения передач предусмотрены многодисковые муфты, которые помещены в масло.

Первая передача и задний ход включаются при помощи зубчатой муфты. Благодаря особому устройству вальных коробок переключение скоростей происходит за счет работы коленчатого вала.

Скорость движения при этом не снимается, крутящий момент и мощность не разрываются.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Основное назначение АКПП

Функции гидротрансформатора

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления в современных АКПП. Благодаря этому узлу автомобиль двигается с места плавно, без рывков. Динамические нагрузки при этом снижаются, что помогает эксплуатировать двигатель в щадящем режиме, повышая его долговечность.

При применении гидротрансформатора части трансмиссии служат гораздо дольше. Водитель из-за снижения количества передач утомляется меньше.

Гидротрансформаторы рекомендуется применять на внедорожниках, так как с их помощью можно увеличить проходимость автомобиля в тяжелых условиях – по снегу или песку.

Важно! В России также стоит выбирать трансмиссии с этим узлом, так как в зимнее время специальная техника часто не успевает прочищать дороги. Благодаря гидротрансформатору создается устойчивая сила тяги с небольшой скоростью вращения ведущих колес, что повышает их сцепление с дорожным покрытием.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Гидротрансформатор

Устройство гидротрансформатора

Размещают гидротрансформатор между двигателем и механической частью коробки. Он представляет собой соединенные между собой диски с лопастями. Первым идет насосное колесо, которое является ведущим. Оно связывает двигатель и трансформатор. Турбинное является ведомым, оно контактирует с первичным валом.

За усиление крутящего момента отвечает реакторное. Турбины практически утопают в масле (погружены в него на три четверти). Их прикрывает корпус, защищающий от попадания в масло посторонних частиц. Во время работы турбины к насосному диску направляется усилие вращающего момента двигателя.

Одновременно на турбинный диск направляется под давлением поток масла. Его раскручивает реакторное колесо, располагающееся в центральной части. Возникшее усилие передается на вал КПП.

Работает гидротрансформатор за счет особой циркуляции масла, которое попадает в него с внешней части насосного диска, затем движется на турбинное колесо и возвращается через центральную часть этого узла. Завершается цикл циркуляции масла на насосном диске.

Замена крутящего момента в гидротрансформаторе происходит автоматически по мере возрастания нагрузки двигателя. Этот узел отправляет на коробку силу крутящего момента, где при помощи фрикционов происходит включение передач. Нужное передаточное число определяется трансформатором автоматически, в зависимости от его значения изменяется напор циркулирующего масла.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Гидротрансформатор акпп в разрезе

Планетарный механизм

В большинстве современных АКПП гидротрансформатор действует в паре с планетарной системой. Она занимается передачей крутящего момента к фрикционным муфтам. В самом простом варианте усилие направляется на центральную шестерню (солнечную).

Два дополнительных сателлита (вспомогательные шестерни) находятся в постоянной сцепке с центральной шестерней благодаря нанесенным на эти элементы зубчикам. Сателлиты не фиксируются, а свободно вращаются вокруг своих осей.

Механизм шестеренок находится внутри коронного колеса, которое в зависимости от включенной передачи фиксируется или приходит в движение. В момент фиксации коронной шестерни начинает двигаться ведомый вал (на него передается усилие). В противном случае сателлиты передают момент на коронную шестерню, оставляя ведомый вал в неподвижном состоянии.

Для переключения передач в планетарные АКПП устанавливаются фрикционные муфты. Каждая из них выглядит как несколько дисков, представляющих собой тонкие пластины из гладкого металла. Каждая пластинка покрыта специальным фрикционным составом, предотвращающим ее износ. На части их можно найти шлицы. Между муфтами расположены прокладки.

Прижимаются друг к другу они при помощи гидравлического поршня, функционирующего при подаче рабочей жидкости. При возрастании в нем давления фрикционы плотно смыкаются, становясь почти единым целым. После падения давления жидкости в гидравлическом поршне фрикционные диски возвращаются на место с помощью пружины.

Работа фрикционов тесно связана с функционированием тормозных и планетарных механизмов. На эти моменты передаются команды системы управления КПП и крутящий момент двигателя. Без их участия не производится торможение двигателем и запуск на буксире. Механический узел действует слаженно и четко.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

планетарная система

Важно! В нейтральном положении выключаются фрикционы и тормозные механизмы. При разгоне и переключении передач фрикционы начинают действовать, а планетарные системы вращаются синхронно.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Электронное управление необходимо для точности переключения передач в современных АКПП. Сейчас практически нельзя встретить трансмиссии, работа которых бы не поддерживалась электронными комплектующими. Они отвечают за:

  • Функционирование АКПП. В гидромеханике эта система состоит из регуляторов давления и насосов.
  • Сбор информации о действующей программе управления.
  • Выработку импульсов управления.
  • Исполнение команд при переключении передач.
  • За защиту двигателя и трансмиссии в случае опасной ситуации.
  • За ручное управление, за все операции отвечает блок, а управление происходит за счет рычага.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Электронная часть гидромеханической АКПП

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка представляет собой последовательное соединение трансформатора, планетарного узла с фрикционами гидравлической системы управления. Ее основное достоинство – отсутствие необходимости водителю переключать передачи вручную.

Электроника делает это точно, благодаря чему отсутствует дискомфорт при движении, а двигатель не подвергается перегрузкам. Их отсутствие помогает сохранить его в целости на долгое время.

При начале движения передача мощности также происходит без прерывания и рывков, что делает гидромеханику более совершенной, превосходящей по своим характеристикам механические коробки передач. Не зря их используют не только в автомобилестроении, но и устанавливают на танки (в Америке и Германии).

Важно! Если вы выбираете автомобиль, на котором преимущественно будете двигаться по городу, то стоит выбирать именно гидромеханическую АКПП. С ее помощью у вас не возникнет неудобств при остановках в пробках или на светофорах.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Слабой частью такой АКПП является гидротрансформатор

Недостатком такого механизма является его высокая стоимость и техническая сложность. При переключении передач можно заметить потерю производительности за счет пробуксовки фрикционов и тормозных лент. Слабой частью такой АКПП является и гидротрансформатор, из-за которого теряется крутящий момент.

Несмотря на явные преимущества эффективность гидромеханики по результатам замеров составляет 86%, тогда как у обычной коробки она достигает 98%. Еще один недостаток – необходимость устанавливать системы подпитки охлаждения гидроагрегата.

Они занимают место под капотом, из-за чего моторно-трансмиссионный отсек имеет большие габариты. Также автомобили с установленной гидромеханикой нельзя завести путем толкания или перемещения его на тросе.

Для этой разновидности коробки, как и во всех автоматах, характерно отсутствие возможности регулировать потребление топлива. Описанный вариант гидромеханической АКПП является одним из самых примитивных.

Сегодня разрабатываются более совершенные трансмиссии, которые устанавливают на легковые автомобили, выпущенные в последние годы. Гидромеханикой рекомендуется пользоваться тем, кто недавно сел за руль. Для новичка она незаменима тем, что самостоятельно переключать передачи нет необходимости.

Источник: https://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Гидромеханическая коробка передач. Устройство

Гидромеханическая коробка передач ⭐ состоит из:

  • гидротрансформатора;
  • механической коробки передач.

На легковых автомобилях наибольшее распространение получили гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками. Их преимущества:

  • компактность конструкции;
  • меньшая металлоемкость и шумность;
  • больший срок службы.
Читайте также:  Что делать, если пенится масло в гидроусилителе руля

К недостаткам относятся:

  • сложность;
  • высокая стоимость;
  • пониженный КПД.

Переключение передач в этих коробках производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также снижает их КПД.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор представляет собой гидравли­ческий механизм, который размещен между двигателем и механической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатками:

  • насосного (ведущего);
  • турбинного (ведомого);
  • реактора.

Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены тур­бинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач  и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода.

Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.
Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Гидротрансформатор:
а – общий вид; б – схема; 1 – маховик; 2 – турбинное колесо; 3 – насосное колесо; 4 – реактор; 5 – вал; 6 – муфта

Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеснению жидкости препятствуют специальные уплотнения.

При работающем двигателе насосное, колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение.

Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента.

Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу и обеспечивается передача крутящего момента в гидротрансформаторе.

Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки передач.

Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места, при этом коэффициент трансформации может составлять до 2,4. В этом случае реактор неподвижен  так как заторможен муфтой свободного хода.

По мере разгона автомобиля увеличивается скорость вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент.

После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом, происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и к ведущими колесами автомобиля, Это обеспечивается следующим  образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес автомобиля при возрастании сопротивления движению возрастает динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.

КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значе­ние КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД  до 0,97.

Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидро­трансформатором устанавливают специальную планетарную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки.

Планетарная коробка передач

Планетарная коробка передач включает в себя планетарные механизмы. В простейшем планетарном механизме солнечная шестерня 6, закрепленная на ведущем валу 1, находится в зацеплении с шестернями-сателлитами 3, свободно установленными на своих осях.

Оси сателлитов закреплены на водиле 4, жестко соединенном с ведомым валом 5, а сами сателлиты находятся и зацеплении с коронной шестерней 2, имеющей внутренние зубья.
Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Планетарный механизм:
1 – ведущий вал; 2 – коронная шестерня; 3 – сателлиты; 4 – водило; 5 – ведомый вал; 6 – солнечная шестерня; 7 – тормоз

Передача крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 5 возможна только при заторможенной коронной шестерне 2 при помощи ленточного тормоза 7 или многодискового «мокрого» сцепления.

В этом случае при вращении шестерни 6 сателлиты 3, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2, начнут вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило 4 будут вращать ведомый вал 5.

При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным.

В автоматических коробках передач применяются фрикционные муфты сцепления. Фрикционная муфта сцепления со­стоит комплекта покрытых слоем фрикционного материала дисков, прижатых друг к другу через прокладки в виде тонких пластин из гладкого металла.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Фрикционная муфта сцепления автоматической коробки передач:
1 – канал подачи рабочей жидкости; 2 – поршень; 3 – кожух муфты; а – выключенное состояние; б – включенное состояние

При этом часть фрикционных дисков оснащены внутренними шлицами, часть – наружными. Прижимание дисков друг к другу обеспечивается гидравлическим поршнем 2, для выключения сцепления применяется возвратная пружина.

При подаче к поршню давления рабочей жидкости диски плотно прижимаются друг к другу, образуя одно целое. Как только давление снимается, возвратная пружина отводит поршень назад и диски выводятся из зацепления.

В качестве возвратных пружин могут использоваться винтовые, диафрагменные и гофрированные дисковые пружины.

Двухступенчатая гидромеханическая коробка передач

В качестве примера гидромеханических передач рассмотрим двухступенчатую гидромеханическую коробку передач. Она состоит из гидротрансформатора 1, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управлениях кнопочным переключением передач.

Кнопки соответственно означают нейтральное положение, задний ход, первую передачу и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.
Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Гидромеханическая коробка передач:
1 – гидротрансформатор; 2,4 – тормозные механизмы; 3 – фрикцион; 5,6 – планетарные механизмы

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

В настоящее время автоматические коробки передач имеют электронное управление, что позво­ляет гораздо точнее выдерживать заданные моменты переключения (с точностью до 1 % вместо прежних 6…8 %).

Появились дополнительные возможности: по характеру изменения скорости при данной нагрузке на дви­гатель компьютер может вычислить массу автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения.

Электронное управление предоставило неограниченные возможности для само­диагностики, что позволило корректиро­вать процессы управления в зависимости от многих параметров (от температуры и вязкости жидкости до степени износа фрикционных элементов).

Система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:

  • функционирования (гидравлические насосы, регуляторы давления)
  • измерительная, собирающая информацию о параметрах управления
  • управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы
  • исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя
  • подсистема ручного управления
  • подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций

Основными элементами электронной системы управления являются электронный блок и рычаг управления.

Акп с электронным управлением

В качестве примера современной Акп с электронным управлением рассмотрим шестиступенчатую коробку передач 09G  японского концерна AISIN.

АКП состоит из гидротрансформатора, механической планетарной коробки передач с многодисковыми фрикционами и многодисковыми тормозными механизмами, гидравлической системы, систем охлаждения и смазки, электрической системы.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Разрез автоматической шестиступенчатой коробки передач 09G:
К– многодисковые муфты; В – многодисковые тормоза; S – солнечные шестерни; Р – сателлиты; РТ – водило; F – обгонная муфта; 1 – вал турбинного колеса; 2 – ведомая шестерня промежуточной передачи; 3 – жидкостный насос

Планетарные ряды объединены по схеме, разработанной Лепеллетье (Lepelletier). Крутящий момент двигателя подводится к одинарному планетарному ряду. Далее он направляется на сдвоенный планетарный ряд Равиньо (Ravigneaux).

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Рис. Двухредукторная планетарная система Лепеллетье:
а – обычный планетарный редуктор; б – планетарный редуктор  Равиньо; 1 – вал турбинного колеса; Р1 – сателлит коронной шестерни Н1; Р2 – сателлит солнечной шестерни 2; Р3 – сателлит коронной шестерни 1; S1 ­­– солнечная шестерня 1; S2 — солнечная шестерня  2; S3 — солнечная шестерня 3; Н1 – коронная шестерня 1; Н2 – коронная шестерня 2

Управление одинарным планетарным рядом производится посредством многодисковых муфт K1 и K3 и многодискового тормоза B1. Число сателлитов в планетарных рядах выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Сдвоенный планетарный ряд управляется посредством многодисковой муфты K2, многодискового тормоза B2 и обгонной муфты F.

В системе управления муфтами предусмотрены устройства динамической компенсации рабочего давления, которые делают работу муфт независящей от частоты вращения.

Муфты K1, K2 и K3 служат для подвода крутящего момента к планетарным рядам, а с помощью тормозов B1 и B2, а также обгонной муфты обеспечивается передача реактивных моментов на картер коробки передач.

Читайте также:  Стоит ли покупать подержанный автомобиль в автосалоне

Давление в рабочих цилиндрах муфт и тормозов изменяется посредством регулирующих клапанов.

Обгонная муфта F представляет собою механизм, который работает параллельно с тормозом.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/avtomaticheskie-korobki-peredach/gidromehanicheskaya-korobka-peredach/

Достоинства и недостатки трансмиссий различных типов

Механические трансмиссии: 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.

Гидромеханические трансмиссии: 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 гидротрансформатора. 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.

Гидравлические трансмиссии: Достоинство такой трансмиссии — совершенно безударное включение передач и отсутствие механических муфт, ненадёжно работающих при передаче больших моментов (например, на тепловозах), недостаток — необходимость установки отдельной гидромуфты (весьма громоздкого аппарата) на каждую передачу.

Гидростатические трансмиссии: Достоинства такой трансмиссии — малые габариты машин, малая масса и отсутствие механической связи между ведущим и ведомым звеньями трансмиссии, что позволяет разносить их на значительные расстояния и придавать большое число степеней свободы. Недостаток гидрообъёмной передачи — значительное давление в гидролинии и высокие требования к чистоте рабочей жидкости.

Электромеханические трансмиссии: 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.

Назначение и классификация сцеплений.

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения.

Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение – после переключения передач и при трогании автомобиля с места.

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

  • Устройство и принцип действия фрикционных сцеплений.
  • Фрикционное сцепление состоит из нескольких групп деталей:
  • ведущие детали: упорный диск, в качестве которого обычно используют маховик двигателя, нажимной диск и кожух сцепления;
  • ведомые детали: ведомый диск с фрикционными накладками и устройством для гашения крутильных колебаний, ведомый вал сцепления, в качестве которого обычно используется первичный вал коробки передач;
  • нажимные пружины и детали механизма выключения сцепления: рычаги , муфта с упорным подшипником и вилка выключения сцепления.

Привод сцепления связывает педаль сцепления с вилкой выключения сцепления. При отпущенной педали сцепление включено — нажимной диск под действием пружин прижимает ведомый диск к маховику, вследствие чего крутящий момент двигателя передается к ведомому диску и далее к первичному валу коробки передач.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его.

При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается. При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком.

Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.



Источник: https://infopedia.su/5x74eb.html

Преимущества автомобилей с гидромеханическими передачами

Гидромеханическая коробка передач: конструкционные особенности и преимущества

Условия работы водителя автомобиля все время усложняются из-за увеличения количества автомобилей и из-за роста грузовых и пассажирских потоков. Возникла необходимость облегчения работы водителя и повышения ее эффективности при одновременном повышении безопасности движения. Мощным средством решения этих сложных задач стала автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссий.

Самым распространенным видом автомобильной автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача. Из-за широкого распространения именно ее за рубежом называют «автоматическая трансмиссия».

Гидромеханическая передача содержит гидродинамический трансформатор, механические передачи и систему управления автоматическим переключением передач. При механической трансмиссии поток мощности от двигателя к колесам автомобиля идет через шестерни, т.е. через жесткую механическую связь.

При гидромеханической же передаче этот поток мощности идет еще и через гидродинамический трансформатор, рабочие колеса которого связаны друг с другом через жидкость. Благодаря этому уменьшаются динамические нагрузки, вызываеые как крутильными колебаниями, идущими от двигателя, так и неравномерностью хода зубчатых передач.

Смягчаются также динамические эффекты от неровностей дорожного покрытия.

Гидродинамический трансформатор благодаря особенностям своей характеристики изменяет (трансформирует) крутящий момент двигателя. Поэтому число передач в механической части гидромеханической передачи делается меньше числа передач в механических коробках передач — 5-6 передач вместо 13-16 в большегрузных автопоездах и на одну-две передачи меньше в легковых автомобилях.

Переключение передач в гидромеханических передачах осуществляется без разрыва потока мощности, обороты двигателя при этом изменяются плавно.

Перечисленные свойства гидромеханических передач придают автомобилям ряд ценных преимуществ.

Ниже кратко сообщается о 10 преимуществах автомобилей с гидромеханической передачей и обсуждаются 2 особенности: возможность увеличенных расходов топлива и большая стоимость гидромеханических передач по сравнению с механическими передачами. Эти особенности часто считаются недостатками гидромеханической передачи, но при внимательном рассмотрении таковыми не оказываются.

1. ЭКОЛОГИЯ

Когда автомобиль с механической передачей разгоняется для дальнейшего движения, то водитель последовательно использует все или почти все передачи коробки передач.

Работа на каждой передаче сопровождается изменением частоты вращения вала двигателя от малой до максимальной при полной, как правило, подаче топлива.

После достижения максимального значения частота вращения вала двигателя резко уменьшается для повторения такого же цикла на следующей передаче.

При таком режиме работы двигателя в атмосферу выбрасывается много токсичных веществ.

При использовании гидромеханической передачи экологические показатели улучшаются за счет сокращения числа переключений передач (меньшее количество передач) и за счет плавного изменения частоты вращения вала двигателя при этих переключениях.

В литературе упоминались случаи, когда автомобили с механическими передачами не удавалось продать из-за несоответствия экологическим требованиям, и удавалось продать после достижения соответствия этим требованиям за счет установки на автомобили гидромеханических передач.

2. ОБЛЕГЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ

Для движения автомобиля с механической передачей постоянно используются 4 органа управления: педаль подачи топлива, педаль тормоза, педаль сцепления, рычаг переключения передач.

Для движения автомобиля с гидромеханической передачей постоянно используются 2 органа управления: педаль подачи топлива и педаль тормоза. Из-за автоматического переключения передач отпадает надобность в педали сцепления и в рычаге переключения передач.

В гидромеханической передаче, правда, имеется еще один орган управления — механизм переключения передач, но, в отличие от механизма переключения механической коробки передач, он не используется при каждом переключении передач. Скорее его можно назвать избирателем режимов.

В числе режимов: стоянка; нейтраль; задний ход; несколько режимов движения, в каждом из которых может использоваться определенная комбинация передач или быть постоянно включена одна передача. Режимы движения меняются редко.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Сокращение органов управления позволяет водителю при усложнении дорожной обстановки не отвлекаться на манипуляции органами управления, а уделить все внимание ситуации на дороге.

Быстроте реакции водителя в сложной обстановке способствует и то, что при применении гидромеханической передачи органов оперативного управления всего два и для каждого можно использовать «свою ногу», которую не нужно куда-то переносить или на что-то переключать.

4. КОМФОРТАБЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Переключения передач в гидромеханической передаче происходят без разрыва потока мощности.

Благодаря этому пассажиры и водитель не испытывают толчков и рывков, которыми неизбежно сопровождается переключение передач в механической коробке передач и которые зависят от квалификации водителя.

При автоматическом переключении передач такой зависимости нет, движение происходит как бы при бесступенчатой трансмиссии и становится более комфортабельным.

5. ДВИЖЕНИЕ С МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ

В ряде случаев важна способность автомобиля двигаться с малыми скоростями — например, при «пробках» на дорогах. Благодаря гидродинамическому гидротрансформатору отсутствует жесткая связь двигателя с колесами автомобиля.

Это позволяет давать любые обороты валу двигателя даже при стоящем на передаче неподвижном автомобиле.

Давая двигателю малые обороты, можно обеспечить движение автомобиля со сколь угодно малой скоростью, не опасаясь заглохания двигателя.

Читайте также:  Для чего она нужна и как работает тормозная лента акпп

6. ПРОХОДОМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Гидромеханическая передача позволяет гибко регулировать скорость автомобиля и величину подводимого к колесам автомобиля крутящего момента, работая только педалью подачи топлива.

Это существенно улучшает проходимость автомобиля. Значительно легче предотвращать проворот колес автомобиля на скользкой или обледенелой дороге, предотвращать срыв грунта при движении на сыпучих грунтах. Облегчается движение и в других тяжелых дорожных условиях.

7. КВАЛИФИКАЦИЯ ВОДИТЕЛЯ

Существенное упрощение управления автомобилем позволяет снизить требования к квалификации водителя.

При освоении управления автомобилем с механической трансмиссией наибольшие трудности вызывает приобретение навыка в переключении передач, когда требуется сочетание выжима сцепления с переводом рукоятки переключения передач и последующее отпускание педали сцепления в сочетании с перемещением педали подачи топлива.

При гидромеханической передаче нужды в таком навыке нет, переключения передач происходят автоматически. Это существенно облегчает обучение управлению автомобилем и его эксплуатацию, снижает требования к квалификации водителя.

8. УТОМЛЯЕМОСТЬ ВОДИТЕЛЯ

Оценивать количественно такой сложный физиологический фактор, как утомляемость, чрезвычайно трудно, тем более, что одни и те же внешние воздействия на разных людей действуют по-разному.

На физиологические оценки могут влиять и особенности конструкции автомобилей, не относящиеся к исследуемому фактору.

Поэтому наиболее достоверными нам представляются оценки, которые делают водители по своим ощущениям и впечатлениям от работы на автомобилях с подлежащими оценке агрегатами.

Для примера можно взять автобус — условия работы водителя на нем наиболее тяжелые. Автобус останавливается на многочисленных остановках и перед светофорами, а затем снова разгоняется после каждой остановки. Для обеспечения такого режима движения водитель автобуса с механической трансмиссией в смену делает несколько тысяч переключений передач, выжимая сцепление при каждом переключении.

ЗИЛ незадолго до прекращения на нем производства автобусов построил небольшую партию автобусов с гидромеханическими передачами своей конструкции. Эти автобусы проходили эксплуатационные испытания в автобусных парках разных городов, перевозя пассажиров по рейсовым маршрутам. Пробеги этих автобусов исчислялись десятками тысяч километров.

Были случаи, когда в силу каких-то обстоятельств водителям приходилось работать две смены подряд. Водители отмечали, что за две смены работы подряд на автобусе с гидромеханической передачей они уставали так же, как за одну смену работы на автобусе с механической трансмиссией. Таков эффект влияния гидромеханической передачи на утомляемость водителей.

9. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АГРЕГАТОВ АВТОМОБИЛЯ

Гидромеханическая передача благотворно влияет на долговечность двигателя и других агрегатов автомобиля. На эту тему имеется много публикаций, но лучше всего опираться на собственные данные, полученные в нашей стране на наших дорогах.

Лаборатории гидропередач ЗИЛ удалось получить количественные оценки применительно к грузовым автомобилям ЗИЛ, проведя длительные испытания гидромеханических передач фирмы Аллисон (США) на седельных тягачах ЗИЛ-130 В1 и на ряде других грузовых автомобилях ЗИЛ.

Испытания были сравнительными. Они длились около 12 лет. Одновременно испытывались 2 тягача ЗИЛ-130 В1 — один с гидромеханической передачей, другой со стандартной механической трансмиссией.

На автомобиле с гидромеханической передачей первый отказ по гидромеханической передаче наступил через 800 тыс. км, второй — через 870 тыс. км. Предельного состояния у гидромеханической передачи достичь не удалось.

После небольшого ремонта она была пригодна для дальнейшей эксплуатации.

  • За время сравнительных испытаний с пробегом 870 тыс.км на автомобиле с гидромеханической передачей были проведены следующиие ремонтные работы:
  • ·        заменены 2 шасси;
  • ·        заменены 4 двигателя;
  • ·        проведено 8 текущих ремонтов двигателя.
  • На автомобиле с механической трансмиссией за это же время:
  • ·        заменены 2 шасси;
  • ·        заменены 4 двигателя;
  • ·        проведено 9 текущих ремонтов двигателя;
  • ·        заменены 13 ведомых дисков сцепления;
  • ·        заменены 4 коробки передач;
  • ·        проведено 4 текущих ремонтов коробок передач.
  • Видно, что применение гидромеханической передачи на одном конкретном автомобиле позволило сэкономить 4 коробки передач, 13 дисков сцепления и стоимость 4-х ремонтов коробки передач и одного ремонта двигателя.

Надо добавить, что испытания велись не поблизости от завода, что позволило бы опекать их и что-то подсказывать, а в Ульяновске, куда после первых месяцев наблюдения работники завода не показывались годами, и эксплуатация была самой рядовой (включая командировки на целину и т.д.).

Применение гидромеханической передачи увеличивает долговечность и других, кроме трансмиссии и двигателя, узлов автомобиля. Исследованиями ВКЭИавтобуспрома установлено, что применение гидромеханической передачи уменьшает уровень вибраций кузова автобуса, из-за чего увеличивается его долговечность.

10. СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

При переключении передач в механической трансмиссии на время переключения неизбежно прерывается поток мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля. Происходит некоторое снижение скорости автомобиля.

Это снижение скорости тем больше, чем в более трудных дорожных условиях происходит переключение передач — когда ухудшается «накат» автомобиля.

За счет потери скорости при переключениях передач уменьшается и средняя скорость движения автомобиля, во многом определяющая его производительность.

На автомобиле с гидромеханической передачей поток мощности за время автоматического переключения передач не прерывается. Потери скорости и, следовательно, средней скорости движения, при этом не происходит.

При проведении на ЗИЛе сравнительных испытаний автопоездов ЗИЛ-130 В было установлено, что при движении по равнинному свободному шоссе средние скорости обоих поездов были практически одинаковыми. При движении же в городе, на холмистом шоссе и на горных дорогах средние скорости движения автомобиля с гидромеханической передачей были на 3,5…11% выше (тем выше, чем сложнее дорожные условия).

11. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ (первая особенность)

Существует мнение, что автомобили с гидромеханической передачей расходуют больше топлива, чем автомобили с механическими коробками передач. Иногда это так, а иногда и не так — в каждом случае надо разбираться конкретно, опираясь на имеющий опыт.

При многолетних испытаниях гидромеханических передач фирмы Аллисон, о которых сказано выше, расход топлива на автомобиле с гидромеханической передачей был таким же, как на автомобиле с механической коробкой передач.

При сравнительных испытаниях грузовых автомобилей ЗИЛ на Симферопольском шоссе автомобили с гидромеханическими передачами по отношению к автомобилям с механическими коробками передач имели экономию топлива около 3%, а при испытаниях этих же автомобилей на менее загруженном Каширском шоссе автомобили с гидромеханической передачей расходовали топлива на 2% больше. Это еще раз говорит о том, что по расходу топлива гидромеханические передачи более эффективны в трудных условиях движения.

Говоря о расходах топлива, надо иметь в виду, что стоимость топлива при эксплуатации автомобилей составляет 14-18% общих эксплуатационных расходов.

Если допустить перерасход топлива на 3%, то при прочих равных условиях это увеличило бы общие эксплуатационные расходы на 0,42-0,54%.

Такое увеличение многократно перекроется снижением расходов на ремонты и замены агрегатов трансмиссии и других агрегатов, не говоря уже о трудно учитываемом, но несомненно ощутимом эффекте от улучшения экологических показателей и от повышения безопасности движения.

Расход топлива на любом автомобиле зависит от квалификации водителя. Американские исследователи по заказу армии США провели специальные испытания по оценке влияния квалификации водителя на расход топлива при различных видах автомобильной трансмиссии.

Заказчик хотел узнать, как скажется на расходах топлива то, что в армейских условиях за руль садятся солдаты с различной водительской квалификацией. За эталон брался расход топлива, получавшийся у водителя высокой квалификации.

Оказалось, что на автомобиле с гидромеханической передачей расход топлива у водителя невысокой квалификации был почти таким же, как у водителя высокой квалификации, а при механической трансмиссии водитель невысокой квалификации расходовал топлива значительно больше.

Это позволяет считать, что во многих случаях использования гидромеханической передачи скорее можно говорить о равенстве расходов топлива или даже о его экономии, а не о его перерасходе.

12. СТОИМОСТЬ (вторая особенность)

Стоимость гидромеханической передачи надо сравнивать со стоимостью комплекта, который она заменяет — коробки передач, сцепления, усилителя сцепления и системы управления переключением передач. И в этом случае, однако, гидромеханическая передача дороже механической. Само по себе это ни о чем не говорит. Лучшее качество стоит денег. Сравнивать надо конечные результаты.

В приведенном выше конкретном примере с автопоездом ЗИЛ-130 В1 превышение стоимости гидромеханической передачи над стоимостью механической трансмиссии надо сравнивать с суммарной стоимостью 4-х коробок передач, 13-ти дисков сцепления, 4-х ремонтов коробок передач и 1-го ремонта двигателя. Сюда надо добавить стоимость простоев, вызванных этими заменами и ремонтами. Очевидно, что все эти затраты и неудобства значительно превышают разницу в стоимости сравниваемых агрегатов.

  1. Учитывая все вышеизложенное, можно утверждать, что применение гидромеханических передач обеспечивает целый ряд преимуществ автомобилям всех классов.
  2. Наиболее разительно эти преимущества проявляются в легковых автомобилях, на которых гидромеханические передачи получили наибольшее распространение. Применительно к легковым автомобилям из перечисленных выше преимуществ стоит выделить легкость управления, благодаря чему:
  3. ·        облегчилось и ускорилось обучение управлению автомобилем;
  4. ·        управление автомобилем стало доступно людям, для которых оно раньше было затруднено, в том числе женщинам всех возрастов и людям с физическими недостатками;
  5. ·        увеличилась комфортабельность езды:
  6. ·        уменьшилась утомляемость от управления автомобилем и от поездок в нем.
  7. Существенным преимуществом является также повышение надежности и долговечности агрегатов автомобиля.

Источник: https://www.at-g.ru/articles/preimushchestva-akpp/

Ссылка на основную публикацию