Принцип работы гидромеханической кпп

Для повышения комфорта при вождении и устранения таких неудобств в авто транспорте все чаще прибегают к использованию гидромеханической кпп. Они одновременно выполняют две функции: первая - сцепления, вторая -коробки переключения передач с использованием автоматического или полуавтоматического типа переключения. При использовании коробки передач гидромеханического типа управление во время движения автомобиля осуществляется непосредственно педалью подачи топлива, реже при помощи педали тормоза.

В состав гидромеханической кпп входит механическая коробка передач и гидротрансформатор. Причем принцип работы механической коробки передач может быть разный: двухвальный, трехтрехвальный, многовальный, а в некоторых случаях планетарной.

Принцип работы гидромеханической кпп с использованием вальных коробок передач главным образом применяются в грузовых автомобилях и автобусах. В них для переключения передач используются фриконы (многодисковые муфты), работающие в масле, в редких случаях – для включения первой передачи и заднего хода применяют зубчатую муфту. Таким образом, переключение передач фрикционами осуществляется вращением коленчатого вала двигателя без снижения скорости – без разрыва мощности и крутящего момента.

На сегодняшний день самое широкое распространение получили гидромеханические и планетарные механические коробки передач, применяемые в авто транспорте.

Основными преимуществами такого типа коробок передач является компактность конструкции, больший срок службы и меньшие металлоемкость и шумность. Однако стоит отметить и недостатки, к которым относят сложность конструкции, высокая цена, и что самое неприятное пониженный КПД.

Принцип работы кпп с гидромеханикой коробкой достаточно прост. В данном типе коробки переключение передач производится с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. Причем при включении одной передачи часть муфт, а также ленточных тормозных механизмов, как бы пробуксовывает, что является одной из причин снижения общего КПД коробки.

Принцип работы гидротрансформатора, это некий гидравлический механизм, располагающийся между двигателем и механической коробкой, и состоящий из трех колес с лопатками: колеса реактора, турбинного и насосного колеса.

При работе двигателя колесо насоса вращается одновременно с маховиком двигателя. Масло поступает в наружную часть насосного колеса под воздействием центробежной силы, действуя на лопатки уже турбинного колеса, приводя его во вращение. Масло из турбинного колеса поступает в реактор, задачей которого становится обеспечение плавной и безударной транспортировки жидкости в насосное колесо, при существенном изменение крутящего момента в сторону увеличения. Таким образом, циркуляция масла происходит по замкнутому кругу, передавая крутящий момент внутри гидротрансформатора.

Увеличение крутящего момента во время перехода от двигателя к первичному валу коробки-характерная особенность гидротрансформатора. Наибольшее значение крутящего момента на турбинном колесе достигается при движении автомобиля с места. В этом случае реактор абсолютно неподвижен, поскольку заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона, в автомобиле увеличиваются скорости вращения турбинного и насосного колеса. В то время как муфта свободно расклинивается, реактор начинает вращение с нарастающей скоростью, оказывая при этом все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. При достижении реактором максимального значения скорости вращения гидротрансформатор прекращает изменять крутящий момент и переходит в состояние работы гидромуфты. Таким образом, одновременно происходит равномерно-плавный разгон автомобиля и осуществляется бесступенчатая смена крутящего момента.

В свою очередь планетарная коробка передач включает в себя непосредственно сами планетарные механизмы. В простейшем механизме планетарной коробки солнечная шестерня, закрепленная на ведущем вале, и находится в сцеплении с шестернями-сателлитами, свободно располагающимися на своих осях. На водиле закреплены оси сателлитов, соединяемые с ведомым валом, в свою очередь сами сателлиты располагаются в сцеплении с коронной шестерней с внутренними зубьями.

Переход крутящего момента с ведущего на ведомый вал происходит только при заторможенной коронной шестерне с использованием ленточного тормоза. В данном случае, во время вращения шестерни, сателлиты, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни, начинают вращение вокруг своих осей, за счет чего по средствам водило одновременно приходит в движение ведомый вал. Во время растормаживания шестерни сателлиты обеспечивают вращение шестерни, беспрепятственно перекатываясь по ней, в то время как вал будет оставаться неподвижным.

В состав гидромеханической кпп входят промежуточный, ведущий и ведомыйи валы с шестернями, многодисковые фрикционные сцепления (фрикционы), а также зубчатую муфту с приводом. К системе управления относят передний и задний гидронасосы, центробежный регулятор, который воздействующий на фрикционы, которые осуществляют переключение передач.

При нейтральном положении выключены все фрикционы, потому на активном работающем двигателе передача крутящего момента не происходит. При использовании I (понижающей) передачи автоматически включается фрикцион. Причем ведущая шестерня блокируется валом, а зубчатая муфта в положение переднего хода устанавливается вручную с использованием дистанционной системы управления. На I передаче крутящий момент предается от гидротрансформатора через фрикцион, муфту и шестерни на ведомый вал в коробке передач.

Во время разгона на I передаче скорость возрастает до оптимального значения для переключения на II передачу, в этот момент центробежный регулятор передает сигнал о включении или отключении фрикциона.

Автоматическая система управления обеспечивает включение II (прямой) передачи, при этом одновременно происходит передача крутящего момента от первичного вала на вторичный по средствам фрикциона, и скорость автомобиля начинает расти вплоть до значения, установленного диапазоном регулирования гидротрансформатором.

Материалы: http://www.autoshcool.ru/2400-princip-raboty-gidromehanicheskoy-kpp.html

С появлением роботизированных коробок передач с двумя сцеплениями начало казаться, что дни гидромеханической АКПП сочтены - более простые, дешевые и эффективные «роботы» должны были вытеснить классический автомат. Но время шло, а автоматы никуда не исчезали – напротив, за последние годы они стали гораздо совершеннее.

Текст: Олег Карелов.

Основа гидромеханического автомата (впрочем, слегка пошатнувшаяся в последнее время, о чем чуть ниже) – это гидротрансформатор. Аналогично сцеплению в механической трансмиссии роль гидротрансформатора – передача крутящего момента от двигателя к коробке передач с возможностью проскальзывания, дабы автомобиль мог плавно тронуться с места. Однако на этом сходство с фрикционным сцеплением заканчивается – внутри гидротрансформатор устроен совсем иначе.

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.

Принцип его работы легко проиллюстрировать на следующем примере. Представим два вентилятора, установленные друг напротив друга. Если мы включаем один из них, то создаваемый им воздушный поток приводит в движения и второй вентилятор. Эта же идея реализована в гидротрансформаторе. В нем есть насосное колесо, вращаемое двигателем и создающее поток масла, и турбинное, связанное с валом коробки и воспринимающее давление потока. Разница с вентиляторами лишь в том, что насосное колесо осуществляет забор масла не с обратной стороны, а с передней центральной части, то есть является центробежным насосом. Отброшенное им вперед по внешнему контуру масло попадает на лопатки турбинного колеса, перенаправляется к центру и возвращается обратно. То есть циркуляция жидкости происходит фактически в замкнутом объеме между двух колес, что позволяет максимально их сблизить, уменьшив рассеяние потока и увеличив эффективность передачи крутящего момента.

Но самые интересные свойства гидротрансформатора связаны с наличием третьего колеса – реактора. Служит оно для воздействия на возвращающийся к насосному колесу поток и, соответственно, располагается в середине гидротрансформатора. Закреплено оно неподвижно, а потому попадающий на его лопатки поток создает направленную в обратную сторону силу реакции, которая дополнительно подкручивает турбинное колесо. Получается, что гидротрансформатор увеличивает крутящий момент на выходе! И чем больше разница в скорости вращения турбинного и насосного колеса, тем больше эта сила реакции потока, и тем значительнее увеличивается момент – в пределе он может умножаться в три раза. То, что нужно для уверенного старта с места, когда двигатель работает на оборотах холостого хода, а вал трансмиссии неподвижен.

Эти свойства гидротрансформатора – увеличивать крутящий момент и допускать долгое проскальзывание – вообще говоря, позволяют и вовсе обойтись без коробки передач. Например, BMW 750i 1986-го модельного года спокойно трогался с третьей передачи и на ней же достигал 250 км/ч! Но, конечно, такое под силу лишь избранным, да и то ценой ухудшения динамики и расхода топлива. Всем же остальным обойтись без механизма переключения трудновато.

В гидромеханическом автомате для изменения передаточного числа используются планетарные передачи. Это принципиально отличает его от механической трансмиссии с параллельными валами. В чем же преимущества такой конструкции? С планетарной передачей проще организовать автоматическую смену скоростей – для этого нужно лишь замыкать между собой отдельные её шестерни. Гораздо компактнее и сама передача – теоретически эта сборка из всего лишь пяти шестерен позволяет реализовать пять скоростей: 4 передних и 1 заднюю. И хотя на практике, вследствие конструктивных ограничений, приходится применять большее количество планетарный рядов, тем не менее, этот узел все равно остается очень небольшим.

По такой замысловатой траектории циркулирует масло в ГТ. Отбрасываемое внешним контуром насосного колеса оно попадает на лопатки турбины, перенаправляется к центру, разворачивается к насосному колесу, огибает лопатки реактора и возвращается к центру насоса, чтобы повторить путь.

Как он работает? В планетарной передаче есть три элемента: первый – центральная солнечная шестерня; второй - вращающиеся вокруг неё сателлиты – шестерни, чьи оси жестко связаны друг с другом; и третий - большое эпициклическое зубчатое колесо, обхватывающее сателлиты. Соответственно, процесс переключения здесь осуществляется установлением жесткой связи между двумя элементами из этой тройки или их блокировкой на корпус. Например, жесткое соединение солнечной шестерни и осей сателлитов дает прямую передачу – эпицикл уже не может проворовываться относительно них, и вся планетарная передача вращается как единое целое. Если же затормозить на корпус коробки оси сателлитов, то солнечная и эпициклическая шестерни начнут вращаться в разные сторону – получаем заднюю передач. И так далее.

Все эти торможения и блокировки осуществляются с помощью фрикционов и тормозных лент, а управляет ими сложная гидросистема, включающая в себя множество каналов, клапанов, гидроаккумуляторов и, конечно, насос, создающий давление масла. Эта гидравлика первоначально и реализовывала всю управляющую логику, причем опираясь всего на два параметра: нагрузку на двигатель и скорость автомобиля.

С распространением электроники в конце 80-ых годов автомат стал точнее оценивать условия движения. Например, он уже не будет нагружать слишком ранними переключениями еще непрогретый двигатель, а при смене передач учтет температуру собственного масла, то есть сделает поправку на его вязкость. Это особенно важно для обеспечения плавности переключения. Дело в том, что избежать провалов тяги позволяет так называемое перекрытие передач: включение следующей скорости, еще до выключения текущей передачи. Такой процесс требует точности: слишком малое перекрытие ведет к провалу тяги, а слишком большое – и вовсе резко затормозит автомобиль. Разумеется, электроника тут позволяет гораздо аккуратнее выдерживать необходимые моменты переключений. Увеличивает она и ресурс трансмиссии, корректируя работу в зависимости от степени износа. Но главное – она помогает улучшить экономичность.

Изначально гидромеханический автомат – далеко не самый эффективный способ передачи крутящего момента. Основные потери в нем связаны с гидротрансформатором – даже в установившемся режиме движения насосное и турбинное колесо проскальзывают относительно друг друга. Тратится энергия и на удерживание фрикционов и тормозных лент – масленый насос поддерживает давление в десятки атмосфер. В результате КПД автомата не превышает 85%, в то время как КПД механической коробки близок к 98%!

Чтобы улучшить этот показатель стали применять блокировку гидротрансформатора – на повышенной передаче, при достижении определенной скорости, встроенный фрикцион, похожий на обычное сцепление, жестко связывает турбинное и насосное колесо. Кстати, этот момент легко отследить по тахометру – обороты мотора слегка падают, будто включилась еще одна передача. В таком режиме КПД уже поднимается до 94%.

С развитием электронного управления блокировка гидротрансформатора стала производиться на всех передачах – фрикцион разжат лишь в момент старта и переключения скорости. При этом, правда, иногда страдает плавность переключений. Как показывает опыт наших замеров, многие современные автоматы уступают в этом плане старым моделям. Особенно это заметно на 6-ступенчатых моделях ZF – на их графике продольного ускорения отчетливо видно, как за одним провалом тяги в момент переключения следует второй рывок, вызванный уже блокировкой гидротрансформатора.

При включении повышающей передачи двигатель вращает оси сателлитов. Выходной вал при этом соединён с солнечной шестерней, а эпициклическая шестерня зафиксирована. Понижающая передача получается, когда мотор приводит в движение солнечную шестерню, а оси сателлитов заторможены. Мощность при этом снимается с эпициклическая шестерни.

Некоторые пошли еще дальше. Инженеры Mercedes и вовсе отказались от гидротрансформатора – вместо него они стали применять сцепление. Правда, не сухое, как в механических трансмиссиях, а мокрое, выдерживающее более длительную пробуксовку. Замыкается оно в момент старта, и, соответственно, все переключения передач происходят при наличии жесткой связи коробки с двигателем. Это существенно поднимает требования к синхронизации процессов включения-выключения скоростей, но КПД возрастает до 97%, то есть сравнивается с показателями роботизированных механических коробок. Постоянное жесткое соединение с валом мотора означает и более линейные отклики на педаль газа, что востребовано в мощных спортивных моделях AMG.

Последняя же тенденция, которую уже нельзя не заметить – это рост числа передач. В середине прошлого десятилетия, когда появились 7-скоростные «роботы» с двумя сцеплениями, гидромеханический автомат явно отставал – 6-ступенчатые модели только начинали появляться. Но затем быстро последовали семи-, восьми скоростные, на подходе уже и 10-скоростные коробки. Разумеется, столь сложные агрегаты уже не отличаются надежностью и ресурсом – детали приходится сильно уменьшать в размерах, но зато по экономичности и разгонной динамике они обыгрывают механическую трансмиссию. Уступая последним в КПД, многоскоростные автоматы позволяют точнее удерживать мотор в оптимальном диапазоне оборотов, что и определяет, в конечном счете, динамические свойства автомобиля.

Многоступенчатость позволяет без ущерба для плавности ускорить и процесс смены передач, ведь перепад оборотов двигателя становится меньше. Впрочем, и раньше у автоматов не было проблем с быстродействием: например, 4-скоростная коробка ZF, устанавливаемая на BMW конца 80-ых годов, перещелкивала передачи за 0,3 с – среди протестированных нами автомобилей подобным быстродействием обладал только «робот» Porsche 911! Обычные же преселективные трансмиссии работают примерно в два раза медленнее.

Таким образом, у современного автомата практически нет слабых мест. Сохранив свои главные качества – плавность переключений и способность долгое время работать в режиме пробуксовки при движении на малых скоростях, он стал гораздо эффективнее и интеллектуальнее. Правда, пока все эти достижения доступны лишь на дорогих автомобилях – сложные, многоступенчатые автоматы, разумеется, и стоят немало, а потому сегмент недорогих моделей все-таки постепенно переходит на роботизированные коробки – в условиях борьбы за экономичность старые 4-, 5-скоростные автоматы уступают позиции. Но это лишь локальное поражение – в будущем гидромеханических коробок сомневаться не приходится.

Отличная форма изложения для не технарей, доходчиво, да и читать приятно.

good fake birkin bag | 2014-02-22 11:56:06

good fake birkin bag http://motivointeractive.com/images/good-fake-birkin-bag-2547.asp

hermes birkin replica neon | 2014-03-10 22:01:22

hermes birkin replica neon http://tefrom.com/News/hermes-blanket-replica-ebay-6202.asp

В середине 90-ых годов разработчики автоматов увлеклись адаптивными алгоритмами смены передач. Электроника должны была подстраиваться под стиль вождения: дольше удерживать передачу при агрессивной езде или, наоборот, быстрее переходить на повышенную при плавном и размеренном движении. Но, как показала практика, две адаптивные системы – человек и автомат – уживаются плохо. Водитель не всегда понимал, чего ждать от коробки, а коробке требовалось время для переосмысления ситуации. Типичный пример - попытка ускориться после долгого толкания в пробке: первое время автомат просто отказывается переходить на пониженные передачи. Подобные ситуации быстро охладили пыл разработчиков, и сейчас диапазон адаптации стал уже гораздо уже – заметить перемену настроек автомата почти невозможно. А для желающих погонять добавился режим Спорт.

Блокировка элементов планетарной передачи осуществляется фрикционами. Представляют они собой набор тонких дисков из фрикционного материала. Расположены послойно: диск с внутренними зубцами, связанный с одной блокируемой деталью, диск с внешними зубцами, связанный с другой. Соответственно, для установления жесткой связи необходимо просто сжать этот пакет фрикционов, что в коробке осуществляется давлением масла. Фрикционы выдерживают большую нагрузку, но очень боятся долгого проскальзывания – температура возрастает и они разрушаются.

Логика работы автомата достаточно проста, но, глядя на гидравлический блок управления, в это трудно поверить. На самом же деле, значительная часть этого блока отвечает за плавность включения передач: многочисленные дроссели и гидроаккумуляторы смягчают удары при сжатии фрикционов и тормозных лент. Без них несжимаемое масло, подаваемое под большим давлением, создавало бы большие ударные нагрузки на элементы коробки передач.

Материалы: http://magazine.autotechnic.su/technology/auto_gearbox/auto_gearbox.html

История создания такого элемента, как гидромеханическая трансмиссия, может использоваться для демонстрации колоссальных усилий со стороны изготовителей, которые постарались на славу и оснастили автомобили дополнительным комфортом. История насчитывает немало попыток от известных разработчиков, направленных на безболезненность переключения передачи, но когда в прошлом веке появился гидротрансформатор, ситуация изменилась коренным образом. Появился новый способ улучшения управления авто.

Гидромеханическая передача способствует оснащению автомобиля рядом хороших свойств.

• Можно легко двигаться с места, визуально момент, в который начинается движение, можно и не уловить.
• Колебания от ударов сбавили темпы воздействия на прочие элементы коробки передач.
• Даже если водитель захочет двигаться на малых скоростях, управление автомобиля будем максимально точное.
• Комфортабельность для водителя после появления этого элемента значительно увеличилась.

Именно гидромеханическая передача позволила пресловутому авто Чайка ГАЗ 13 стать более удобным и комфортабельным для водителя.

По конструкции такой элемент значительно отличается от традиционной механической КПП.

Устройство имеет три узла:

• блок,
• механизм, используемый для переключения передач,
• гидротрансформатор.

На масло посредством этого элемента оказывается сильное давление, впоследствии воздействуя на лопатки турбины, а затем происходит передача на вал КПП.

Устройство предусматривает наличие еще одного колеса, которое имеет лопатки. Также располагается достаточно важный элемент, аппарат для спрямления – реактор (статор). Имеет вид кольца, оснащенного профилированными лопатками, которые обеспечивают направление.

С самого начала старта авто, когда водитель еще не успевает отпустить педаль тормоза, реактор находится в состоянии блокировки. После отпускания педали этот элемент вместе с турбиной начинает работать. Когда скорость, с которой вращается турбина, достигает 80% от общей скорости колеса насоса, то реактор перестает работать.

Таким образом, гидромеханическая передача на КПП имеет достаточно сложное устройство, однако это делает ее назначение важным для работы автомобиля и комфорта водителя в целом.

Коробка передач автомобиля гидромеханического плана имеет принцип действия, который заключается в том, что гидротрансформатор способен выступать как немеханический преобразователь для крутящего момента.

Одна из особенностей действия такой коробки автомобиля – это отсутствие механизма, отвечающего за включение/выключение сцепления.

Основным преимуществом такого вида коробки автомобиля является простая работа и устройство. Это связано с большим ресурсом, внимательно подобранными гидравлическими жидкостями, и кроме того, такая коробка прослужит своему владельцу гораздо дольше, нежели какая-то другая.

Благодаря использованию гидромеханической коробки передач, можно уверенно ездить на автомобилях с двигателями высокой мощности и при этом чувствовать себя совершенно безопасно. Есть предположение, что этот элемент если и сможет уйти в небытие, то не ранее, чем сам двигатель внутреннего сгорания.

Интересные статьи

Оставить комментарий:

Отзывы о Рено Дастер с дизельным двигателем

Штатная магнитола Рено Дастер

• Loading.

Перепечатка материалов возможно только с письменного разрешения владельцев сайта.

Материалы: http://portalmashin.ru/service/transmission/gidromehanicheskaya-transmissiya.html