Автоматическая коробка передач (АКПП)
К этому типу коробок относятся коробки различных систем, в которых передачи переключаются автоматически, не требуя никаких действий со стороны водителя. Водитель производит только начальную селекцию, выбирая направление, в котором будет перемещаться автомобиль, а также диапазон используемых передач, после чего остальной выбор осуществляется «мозгом», находящимся внутри коробки передач. В настоящее время в большинстве автоматических коробок передач применяются планетарные механизмы. Требуемая передача реализуется путем удержания определенных деталей или детали от вращения при помощи фрикционных муфт или тормозных лент. Эти тормозные ленты и фрикционные муфты управляются при помощи гидравлической системы, которая или имеет свою собственную систему датчиков, или использует электронику для управления параметрами двигателя и автомобиля..
Как установить кожух сцепления?
Сцепление может быть сухим или влажным (работающим в масляной ванне); преимуществом второго является уменьшенная вероятность «жесткого» срабатывания, благодаря тому, что моторное масло протекает через корпус сцепления.
Сцепления, используемые вместе с автоматическими коробками передач, обычно бывают «влажного» типа; они включаются от поршня, управляемого гидравлическим давлением. Во многих таких устройствах используются диски из спеченной бронзы, изготовленные из частично сплавленной порошковой бронзы или сжатой бумаги. Пористая поверхность допускает пропитку маслом, обеспечивая длительный срок службы и плавность работы. Другие виды использования многодискового сцепления рассмотрены ниже.
КПП с постоянным зацеплением и синхронизированным зацеплением
Коробки передач с постоянным зацеплением и синхронизированным зацеплением Недостатки скользящего зацепления Хотя механическая эффективность коробок с шестернями скользящего зацепления довольно высока, они имеют два существенных недостатка: 1 Наличие шумов от шестерен такого типа 2 Сложность в реализации плавного, бесшумного и быстрого выбора передачи, требующего большого опыта или умения. В течение 50 лет предпринимались различные попытки для преодоления этих недостатков. Первым шагом стало использование коробок передач с постоянным зацеплением. Коробки передач с постоянным зацеплением Впервые они были применены на автомобилях в начале 1930-х годов, но затем вскоре появились другие конструкции, хотя эти коробки все еще используются на грузовиках и тягачах. Главной особенностью является использование более прочных косозубых или двойных косозубых шестерен, что обеспечивает более бесшумную работу. Каждая пара шестерен находится в постоянном зацеплении и работа шестерен обеспечивается блокировкой соответствующей шестерни с ведомым валом при помощи сцепной муфты.
Кожух сцепления
Кожух сцепления прикручивается к маховику; он плоский, если-диаметр ведомого диска сцепления меньше 330 мм, и кожух сцепления выпуклый в случае больших сцеплений.
Балансировка очень важна для всех видов сцеплений, поэтому необходимы зазоры в отверстиях болтов крепления крышки; должны быть предусмотрены средства для того, чтобы поддерживать концентричность крышки с маховиком, для чего обычно используются штифты.
Большие ведомые диски часто имеют тенденцию к проворачиванию, то есть они продолжают вращаться после нажатия на педаль сцепления. Чтобы свести это к минимуму, диск должен изготавливаться как можно более легким. Некоторые производители для того, чтобы заставить ведомый диск остановиться, используют небольшой тормоз диска, известный также как тормоз сцепления.
Привод сцепления
Внешняя связь между педалью и сцеплением может быть как механической, так и гидравлической.
В механической системе имеется регулятор для обеспечения регулировки свободного хода педали. Если зазора нет, произойдет быстрый износ отжимного подшипника и появится проскальзывание сцепления.
Отжимной подшипник
Отжимной подшипник
Отжимной подшипник предназначен для передачи усилия, прикладываемого водителем, от вилки сцепления, которая поворачивается по отношению к выпуклому корпусу, к вращающейся диафрагменной пружине. В прошлом графитовый блок, удерживаемый у вилки сцепления, контактировал с плоским диском, прикрепленным к пальцам диафрагменной пружины, но в современных сцеплениях в большинстве случаев используется кольцо с шариками. Это кольцо уплотнено металлическими торцевыми крышками, позволяющими удерживать смазку. В некоторых случаях шариковый отжимной подшипник соединен с вилкой сцепления с помощью эластичного пластикового состава (компаунда), который позволяет шарикам самим совмещаться с центром сцепления и обеспечивать его плавную работу.
Когда сцепление включено, то есть осуществляется передача, между отжимным подшипником и диафрагмой должен иметься небольшой зазор. Этот зазор, который обычно измеряется у подушки педали и называется свободным ходом педали, необходим по двум причинам: он удерживает отжимной подшипник в разъединенном состоянии с вращающейся пружиной, а также обеспечивает действие полного давления пружины на нажимной диск. Когда фрикционные накладки сцепления изнашиваются, зазор уменьшается, поэтому, если периодически не выполнять регулировку, зазор исчезнет и сцепление начнет проскальзывать.
Передаточные числа
Определение передаточных чисел.
Получение максимальной скорости автомобиля в сочетании с хорошей разгоняемостью (ускорением) и экономичностью во всем диапазоне оборотов коленчатого вала требует такой системы передач, которая позволяла бы работать на таких оборотах, которые обеспечивают наилучшую отдачу двигателя. Максимальная мощность двигателя, максимальный крутящий момент и наилучшая экономичность получаются при различных оборотах коленчатого вала двигателя, что делает задачу по подбору передаточных чисел довольно сложной, в особенности если еще принимать во внимание различные условия работы двигателя и желания водителя.
При подборе различных передаточных чисел принимается во внимание соответствие предъявляемых к двигателю требований заданным рабочим условиям .Сегодня тип двигателя, устанавливаемый на легковые автомобили, требует такой коробки передач, которая обеспечивала бы четыре передних передачи и передачу заднего хода, то есть набор из пяти разных передних передаточных соотношений. Это обеспечивает хорошие характеристики для большинства условий движения, хотя обычно желательна еще и дополнительная пятая передача, более высокая, чем четвертая «прямая передача». Следует отметить, что повышенная передача эта такая, которая имеет более высокое численное значение, то есть передача 1:1 выше, чем передача 2:1. Чем ниже передача, тем больше редукция между двигателями и колесами; это означает, что для заданных оборотов двигателя обороты колес на дороге будут ниже.
Менеераспостраненные коробки передач
Ступенчатая трансмиссия Коробки, имеющие только три передние передачи, нуждаются в двигателе, который может работать в очень широком диапазоне оборотов; это означает, что тяговое усилие при большинстве скоростей движения автомобиля значительно меньше идеального. Увеличение количества передач дает значительное улучшение, и хотя это бывает непрактично для обычных автомобилей, этот способ часто применяется для тяжелых грузовиков. Когда количество передач увеличивается приблизительно до десяти, получается довольно хорошая аппроксимация реальной кривой тяги к идеальной, что позволяет эксплуатировать двигатель на оборотах коленчатого вала, близких к оптимальным.
Механическая коробка передач (МКПП)
Механические коробки передач Эти коробки передач требуют полного контроля со стороны водителя. Требуемая передача, наиболее подходящая для имеющихся условий движения, выбирается при помощи рычага переключения передач. Кроме передачи заднего хода, число передач (передаточных соотношений) в современной коробке передач равно 4 или 5, тогда как прежде, из соображений стоимости, наиболее распространенными были 3-ступенчатые коробки передач. Основными типами механических коробок передач являются следующие: Ф Со скользящим зацеплением Ф С постоянным зацеплением Ф С синхронизированным зацеплением На сегодняшний день наиболее распространенными коробками передач являются коробки с синхронизированным зацеплением. Это зацепление было получено из двух других и по этой причине для начального изучения мы рассмотрим не применяемое в настоящее время скользящее зацепление.
Однодисковые сцепления
Для чего нужно сцепление?
Двигатель внутреннего сгорания, в отличие от парового двигателя, не обеспечивает большую мощность на низких оборотах, поэтому коленчатый вал двигателя должен разогнаться до таких оборотов, на которых двигатель развивает достаточную мощность, прежде чем вращение через трансмиссию начнет передаваться ведущим колесам. При этом нельзя воспользоваться жестким сцеплением, поскольку подсоединение вращающегося коленчатого вала с маховиком двигателя к неподвижному валу коробки передач приведет к повреждению коробки передач и рывку автомобиля. Используемое сцепление должно позволять водителю подсоединять его плавно, чтобы автомобиль мог приводиться в движение постепенно.
Сцепление с диафрагменной пружиной
Сцепление с диафрагменной пружиной
Этот тип очень компактный, он имеет мало рабочих деталей; сцепления с такими пружинами лучше всего подходят для легковых автомобилей.
Работа диафрагменной пружины. Усилие, прилагаемое к нажимному диску, обеспечивается диафрагменной пружиной. Она представляет собой круглый, слегка выпуклый диск из слабо закаленной стали, с идущими от центра радиальными прорезями, которые придают диску упругость.
Если витая цилиндрическая пружина обеспечивает усилие, прогрессивно увеличивающееся при ее сжатии, то давление диафрагменной пружины изменяется при изменении ее формы. Вначале усилие постепенно растет, как и у витой цилиндрической пружины, но после того, как диафрагменная пружина становится «плоской», усилие уменьшается, а затем снова увеличивается. Во многом действие пружины похоже на то, как если бы давление прикладывалось к выпуклому донышку жестяной консервной банки — когда прикладывается достаточное усилие, донышко банки щелкает и мгновенно выгибается в другую сторону.
При установке сцепления на маховик пружина уже сжата до почти плоского состояния (точка А на графике). При установке в этом положении уменьшение толщины фрикционной накладки вследствие износа приведет к тому, что пружина будет «отпущена», а усилие увеличено.
Тяга=скорость или все же нет?
Чтобы получить оптимальную скорость и ускорение, двигатель должен работать в диапазоне оборотов коленчатого вала между границами максимального крутящего момента и максимальной мощности. Чем выше этот рабочий диапазон, тем меньше количество передаточных соотношений, требуемое для того, чтобы заполнить промежуток между максимальным и минимальным передаточными соотношениями. Большинство современных автомобилей имеют узкий диапазон, поэтому коробки передач, устанавливаемые вместе с такими двигателями, обычно имеют четыре передаточных соотношения (передачи).
Максимальная скорость автомобиля достигается в том случае, когда включается самая верхняя передача и дроссельная заслонку удерживается в полностью открытом состоянии.
Чтобы минимизировать потери на трение в передаче, которая используется большую часть времени, для «верхней передачи» выбирается соотношение 1:1 (прямая передача). Кроме того, выбор «верхней передачи» реально выбирается совместно с передаточным числом главной передачи, чтобы общее передаточное число соответствовало диаметру колес, нагруженных весом автомобиля, и характеристикам двигателя.
Диафрагменная пружина
Однодисковое сцепление
Это наиболее распространенный из используемых типов сцеплений, он имеет то преимущество, что разъединение производится очень быстро.
К диску приклепаны две накладки , изготовленные из фрикционного материала, приклеенные сответствующими клеями и имеющие требуемый коэффициент трения и другие полезные свойства. Нажимной диск (4) крепится при помощи нескольких шпилек (5) и прижимается к маховику при помощи пружины (7). Муфта выключения сцепления обеспечивает воздействие педали сцепления (9) на вилку сцепления (10) и отжимает диск сцепления от маховика. Регулируемое соединение (11) регулируется таким образом, чтобы обеспечить небольшой зазор между вилкой сцепления и отжимной муфтой, чтобы все усилие пружины прикладывалось к ведомому диску.
Этот зазор позволяет небольшое свободное перемещение педали сцепления, которое, если его измерить по подушке педали, составляет приблизительно 25 мм. По центру маховика установлен центрирующий подшипник (12), который фиксирует передний конец ведущего вала коробки передач и допускает наличие разницы оборотов между двумя деталями. Этот подшипник может иметь форму кольца с шариками или гладкой втулки; первый из них обычно уплотняется металлической крышкой, чтобы предотвратить выброс смазки на фрикционные накладки. Подшипник в виде гладкой (скользящей) втулки обычно изготавливается из фосфористой бронзы и делается пористым, чтобы втулку можно было пропитать графитом и чтобы сделать ее самосмазывающейся.
Для чего нужна коробка передач?
Если бы на автомобиле не была установлена коробка передач, очень быстро проявились бы следующие недостатки:
1 Плохое ускорение из неподвижного положения. Сцепление должно было бы проскальзывать длительное время, чтобы избежать заглушения двигателя. Должна быть достигнута скорость автомобиля приблизительно 24 км/ч, прежде чем произойдет полное срабатывание сцепления, и во время этого ведущая сила у колес (тяговое усилие) будет только немного больше, чем сила, противодействующая движению автомобиля (сопротивление движению). Величина ускорения зависит от разницы между тяговым усилием и сопротивлением движению, и если эта разница будет мала, ускорение будет недостаточным.
2 Недостаточная способность автомобиля при движении в гору. Наличие уклона увеличивает величину сопротивления, и это означает, что при преодолении возвышенности двигатель будет работать медленнее и постепенно заглохнет. Эту проблему можно решить, если применить большой двигатель с большим крутящим моментом, но это будет неэкономично.
3 Автомобиль не может двигаться с малой скоростью. Когда скорость автомобиля уменьшается, обороты коленчатого вала двигателя также будут уменьшаться. Для того, чтобы избежать его заглушения, понадобится проскальзывание сцепления, чтобы обеспечить движение автомобиля с малой скоростью.
4 Отсутствие нейтральной передачи и задней передачи.
|
