Гидромеханическая трансмиссия принцип работы

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.

Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.

Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.

Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

Устройство и работа автоматической коробки переключения передач (АКПП)

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

Отдельно выделяют роботизированную трансмиссию, где разъединение сцепления и переключение передач также происходит автоматически, но отсутствует механизм плавного переключения передач — гидротрансформатор. Зачастую такая трансмиссия — обычная механическая КПП с дисковым сцеплением, но все действия выполняются сервоприводами, в результате водителю нет нужды выполнять сложные манипуляции с рычагом КПП и согласованно действовать сцеплением. Такая трансмиссия называется секвентальной коробкой передач, может иметь автоматический и ручной режимы (в ручном водитель просто нажимает рычаг переключения передач в положение «-» или «+», повышая или понижая передачу). Например, на автомобилях BMW такая трансмиссия называется SMG — sequential manual gearbox, секвентальная ручная коробка передач.

Фрикционный торовый вариатор

Пока наиболее эффективным (с точки зрения плавного изменения коэффициента редукции) считается вариатор. Но использование в нём резинового ремня возможно лишь с агрегатами небольшой мощности (например, скутеры). Компания Audi разработала вариатор с металлическим ремнем в виде многорядной цепи. Однако, ввиду большой стоимости, трансмиссия такого легкового автомобиля оказалась неконкурентоспособной, и обычно применяется вариатор другой конструкции — ведущий и ведомый диски имеют на торцах ручьи сферического профиля (при сложении обоих дисков образующие тор), по которым обкатываются обрезиненные ролики, оси вращения которых проходит через ось вращения дисков, но могут наклоняться, либо становясь перпендикулярно оси вращения дисков, либо отклоняться в ту или иную сторону. Это — торовый вариатор.

Если оси дисков и роликов перпендикулярны, то ролик катится по ручьям обоих дисков по равноудалённым от оси путям на обоих дисках, то есть проходит одинаковые пути на обоих дисках — вариатор работает как прямая передача. Если наклонить оси вращения роликов так, что точка пересечения осей уйдёт в сторону ведомого диска, то по ручью ведущего ролики будут бежать по меньшему радиусу, а по ручью ведомого — по большему, а так как пути они проходят одинаковые по обоим дискам, то на один оборот ведущего придётся меньше одного оборота ведомого — передача будет понижающей. Если наклонить оси в обратную сторону — передача станет повышающей.

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

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

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

Трансмиссия экскаваторов-погрузчиков Bobcat – от разных производителей

Bobcat – эту марку спецтехники знают сегодня даже люди, мало связанные со строительно-дорожным оборудованием. Что касается экскаваторов-погрузчиков Bobcat, то в серии В, которую Bobcat успешно реализует на российском рынке, компания учла весь передовой мировой опыт. В частности, для надежной работы трансмиссии инженеры Bobcat сделали упор на продукцию компаний Carraro и ZF, являющихся «законодателями мод» в области производства компонентов трансмиссии.

В мод. B780 и B700 были установлены трансмиссии, созданные инженерами компании Carraro. Операторы мод. B700 и B780 имеют возможность использовать привод на два колеса, включать полный привод, с симметричным поворотом всех четырех колес («колея в колею»). Также машины могут совершать боковое перемещение, которое именуют «крабовым ходом».

Переключение передач в мод. B700 осуществляется с помощью механической КП Synchro Shuttle с сервоприводом переключения. А мод. B780 стандартно комплектуется автоматической КП PowerShift. Допустимая нагрузка на ось переднего моста – 10 т, а колебание, или осцилляция, его составляет ±16°. На заднем жестком мосту имеется возможность блокировать дифференциал.

А вот в мод. Bobcat B730 и B750 используется трансмиссия, поставляемая концерном ZF. Передний мост ZF может отклоняться на угол ±20°, а задний мост, также являющийся продуктом немецкой компании, в стандартной комплектации оснащен блокиратором дифференциала. В работе обоих моделей участвует 4-ступенчатая механическая КП PowerShift, созданная также ZF. Основное различие моделей между собой в том, что мод. B750 имеет разновеликие колеса, а управление оператор осуществляет не рычагами, а гидравлическими джойстиками.

Почему гидромеханика является наиболее надежным типом трансмиссии?

Принцип реализации крутящего момента в автономном режиме через трансмиссионную жидкость позволяет минимизировать влияние человеческого фактора или сторонних воздействий на работу коробки, что полностью предупреждает риск случайной деформации или поломки. Трансмиссионное масло внутри АКПП, помимо преобразования энергии, также выполняет смазывающую и охлаждающую функцию, что увеличивает надежность трансмиссии.

Износ комплектующих внутри гидромеханической коробки-автомат полностью предсказуем, что позволяет точно спрогнозировать ТО и плановую замену отработавших комплектующих. При соблюдении регламента ТО некоторые модели гидромеханические АКПП способны отходить до 300-350 000 км пробега без необходимости в капитальном ремонте – с таким показателем не сравнится ни один другой вид трансмиссии. 

В состав трансмиссии автомобиля входят:

Сцепление

Сцепление. Работа данного механизма основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); механизм предназначен для передачи крутящего момента, также плавного переключения передач, гашения крутильных колебаний, кратковременного соединения трансмиссии маховика двигателя.

Термин «сцепление» относят к компоненту трансмиссии транспортного средства, которое предназначено для подключения или отключения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Сцепление несет функцию временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что является необходимым при переключении шестерен в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до его остановки. Также, сцепление позволяет плавно (без рывков) трогаться с места;

Advertisement

Коробка передач

Коробка передач. Коробка передач предназначена для изменения частоты и крутящего момента на ведущих колесах в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Также коробка передач обеспечивает автомобилю способность движения задним ходом и длительного отключения двигателя от движения при пуске двигателя и работе его на стоянках;

Раздаточная коробка

Раздаточная коробка. Это не что иное, как агрегат для распределения крутящего момента от двигателя на несколько приводных механизмов, которые в большинстве случаев также увеличивают число передач в трансмиссии. Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между ведущими мостами так, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля без возникновения негативного явления – «циркуляции мощности» в трансмиссии; увеличивает крутящий момент на ведущих колесах в пределах, необходимых для преодоления сопротивления качению колес при движении по плохим дорогам, а также на крутых подъемах; обеспечивает более устойчивое движение машины с малой скоростью при работе двигателя в режиме максимального крутящего момента;

Коробка отбора мощности

Коробка отбора мощности. Механизм, предназначенный для привода всевозможных рабочих органов оборудования, установленного на автомобильном шасси, посредством карданного вала или гидравлического насоса;

Главная передача

Главная передача. Является одним из важнейших элементов трансмиссии. В наиболее распространенном варианте состоит из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванном преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи зависят тягово – скоростные характеристики автомобиля и расход топлива;

Дифференциал

Дифференциал. Это механизм по передаче мощности посредством вращения с одновременным делением единого потока мощности на два дифференциально связанных или суммированием двух независимых потоков мощности в один;

Карданная передача

Карданная передача. Данный механизм передает крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения;

Шарнир равных угловых скоростей

Шарнир равных угловых скоростей — не является отдельным элементом трансмиссии, так как выполняет роль главной передачи. Шарнир равных угловых скоростей обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70ᴼ относительно оси.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Современные автоматические коробки оснащаются электронным управлением, что позволяет выдерживать заданные моменты с более высокой точностью. Если в более старых устройствах речь шла о значении в 6-8%, то КП с электронным управлением выдерживают точность в 1%. Появились новые возможности, исходя из скорости и нагрузки на мотор, компьютер может определить массу транспортного средства и ввести необходимые поправки. Главными компонентами электронной системы управления являются рычаг управления и электронный блок. В данную систему также входят и определенные подсистемы, такие как:

• Подсистема ручного управления.
• Система, вырабатывающая управляемые сигналы.
• Элементы функционирования.
• Автоматическая защита.
• Измерительные узлы.
• Исполнительная система.

Внешний вид роботизированной КП

Плюсы по сравнению с МКПП

Одним из главных преимуществ автомата является легкость при управлении автомобилем. Такая коробка передач самостоятельно находит необходимую передачу.

Существует мнение, что у машин с АКПП по сравнению с традиционной механикой больше расход топлива. Практика показывает, что при корректном вождении разница практически не ощущается. При этом участие водителя в работе устройства этого типа сводится к минимуму.

Таким образом, по сравнению с МКПП автомат имеет следующие преимущества:

• минимальный риск перегрузки мотора при неправильном переключении передач;
• отсутствие необходимости частого использования сцепления, легкость управления авто;
• короткое время перехода с низшей на высшую передачу на фоне сохранения мощности авто.

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

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.

Автоматическая коробка передач устройство и работа

Управление гидромеханической коробкой передач

Система управления переключением передач в ГМП (рис. 1) состоит из двух частей (подсистем): управляющей и исполнительной. Исполнительной частью системы управления является масляная система (рис. 1, а). Основными составными частями ее являются масляный насос 2, фильтр 3, управляющие клапаны 4, 5, главный золотник 6, гидравлические цилиндры 7, 8.

Масляный насос 2 создает давление в главной магистрали, которое подается к управляющим клапанам 4 и 5 золотникового типа. В зависимости от положения золотников управляющих клапанов и давления на выходе из них главный золотник занимает такое положение, при котором масло поступает в один из гидравлических цилиндров 7 или 8 включения фрикционов или ленточных тормозных механизмов.

45

Чаще управление основными режимами работы коробки передач осуществляется в полуавтоматическом режиме. В этом случае в управляющую систему вводится пульт с кнопками или специальный селектор, устанавливаемый на рулевой колонке или на месте рычага переключения передач.

Упрощенно работа системы управления в полуавтоматическом режиме представлена на рис. 1, б.

При установке селектора в нейтральное положение в коробке передач все передачи выключены.

В положение селектора А1 автоматически включаются первая и третья передачи и блокировка гидротрансформатора на третьей передаче.

В положении селектора А2 включаются первая и вторая передачи и блокировка гидротрансформатора на второй передаче.

При установке селектора в положение ЗХ включается передача заднего хода.

В положении ПП принудительно включается первая передача.

При изменении положения главного золотника, которое зависит от скоростного и нагрузочного режима работы, масло из главной магистрали подается под давлением к одному из выключателей 15, 16, 17, которые замыкают цепь питания электромагнитов 9, 10, 13, 14 клапанов, которые, в свою очередь, открывают доступ масла к исполнительным механизмам коробки передач.

На современных легковых автомобилях система управления автоматическими коробками передач имеет более сложную конструкцию, включающую электронные блоки управления, способные проводить анализ многих параметров и выдавать соответствующие команды исполнительным механизмам.

Пример применения электроники в управлении механической коробкой передач приведен на рис. 2.

Управление коробкой автоматическое или в ручном режиме с помощью подрулевых переключателей 4 или селектора 5, являющегося по сути джойстиком. Переход на автоматический режим работы коробки передач осуществляется кнопкой 6.
Информация от контрольных систем тормозных механизмов, электронного блока двигателя поступает в электронный блок 3 коробки передач. Туда же поступают данные о положении педали 7 управления подачей топлива и датчика 2 частоты вращения первичного вала коробки передач.

Электронный блок коробки передач выдает в нужный момент команду устройству 1 переключения передач и устройству 8 выключения сцепления, при этом номер включенной передачи высвечивается на табло панели приборов.
В ручном режиме электронный блок коробки передач обеспечивает снижение частоты вращения коленчатого вала при переходе на высшую передачу и увеличение частоты вращение при переходе на низшую передачу с целью выравнивания угловых скоростей блокируемых валов.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Назначение комбинированной трансмиссии легкового авто

Образ жизни современных водителей существенно меняется и сегодня все больше требований предъявляются к созданию оптимальных комфортных условий во время вождения. Стандартные узлы автомобилей терпят существенные изменения, среди ярких примеров можно выделить комбинирование механической и гидравлической КП. Если говорить о гидромеханической трансмиссии и что это такое, первым делом стоит понять, в чем ее предназначение. Главное отличие заключается в плавном изменении вращающего движения. Облегченное управление позволило отказаться от использования сцепления, поскольку комбинированная КП отвечает за все процессы. При АКПП можно говорить о следующих ситуациях, касающихся управления авто:

• Во время переключения скоростей трансмиссия отключается от силового агрегата.
• Если дорожные условия меняются, величина вращающего момента также будет менять свое значение.

Использование АКПП на авто позволяет получить несколько неоспоримых преимущества. Помимо автоматизации переключения скоростей стоит отметить также повышение эксплуатационных характеристик силового агрегата и коробки и улучшение проходимости транспортного средства в условиях бездорожья.

Гидравлическая коробка автомат

Как работает гидротрансформатор? (Анимация)

Гидромеханическая КПП

Гидромеханические передачи (ГМП) Лиаз 677

Гидромеханическая трансмиссия

Гидромеханическая трансмиссия значительно упрощает управление автомобилем, так как скорость его движения регулируется только, педалью открытия дроссельной заслонки и педалью тормоза, а переключение передач на ходу происходит автоматически. Ручным переключением передач в основном приходится пользоваться только при трогании с места.
 

Гидромеханическая трансмиссия с гидротрансформатором позволяет устранить этот недостаток.
 

Гидромеханическая трансмиссия в процессе черпания материала или резания грунта дает возможность автоматически регулировать рабочие скорости погрузчика.
 

Схема гидротрансформатора.

Гидромеханическая трансмиссия отличается от механической тем, что вместо муфты сцепления установлен гидротрансформатор.
 

Кинематическая схема автогрейдера с раздельными ведущими мостами. 1 — двигатель, 2 — муфта сцепления, 3-коробка передач. 4. 7, 9 — карданные валы, Ь, 5. 10 — передний, средний в задний ведущие мосты, 6 — раздаточный редуктор, / / — промежуточный редуктор.

Гидромеханические трансмиссии облегчают условия труда машиниста, повышают тяговые свойства и проходимость автогрейдера. Все это обусловливает повышение производительности машины при выполнении земляных работ. Кроме того, использование гидротрансформатора смягчает резкие нагрузки на трансмиссию, повышая тем самым ее надежность.
 

Гидромеханическая трансмиссия требует тщательного выполнения требований технического обслуживания.
 

Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидродинамического трансформатора крутящего момента ( ГТКМ) и фрикционно-зуб-чатой малоступенчатой коробки перемены передач.
 

Гидромеханическая трансмиссия состоит из жидкостного преобразователя крутящего момента — гидротрансформатора, который является ее основным агрегатом, и механического ( планетарного) редуктора. Применение механического редуктора вызвано тем, что гидротрансформатор позволяет автоматически регулировать крутящий момент в ограниченных пределах.
 

Схемы работы гидромуфты п ее основные детали.

Гидромеханическая трансмиссия автомобиля содержит гидромуфту или гидротрансформатор.
 

Рассматриваемая гидромеханическая трансмиссия — бесступенчатая, автоматическая, так как число оборотов ведомого вала 8 зависит от нагрузки на колеса. Такая гидромеханическая передача про — ста в управлении и надежна в работе. Рассматривая устройство и работу гидромеханической трансмиссии автомобиля, заключаем, что она сама автоматически учитывает изменение профиля дороги и может плавно переходить на другую скорость движения независимо от водителя автомобиля.
 

Схемы трансмиссий.

Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.
 

Конструкция гидромеханики

В ГМП применяют простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счёт различных передаточных чисел зубчатых передач.

Гидромеханическая КПП

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханической коробки передач вального типа похоже на механическую КПП. Преобразование крутящего момента происходит ступенчато через включение и отключение зубчатых передач, расположенных на параллельных валах. Количество и размер шестерённых пар соответствует определённому передаточному числу.

Гидромеханические передачи (ГМП) Лиаз 677

Первичный, входной вал, получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно сцепленных шестерней мощность передаётся на вторичный вал, а затем на колёса. Для получения прямой передачи, в конструкцию добавляют промежуточный вал, а первичный и вторичный валы располагают на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей применяются многовальные конструкции с 4 и более валами. Работа коробки при этом усложняется, увеличиваются габариты и масса. Подобные ГМП встречаются на грузовиках-тягачах.

Зубчатыми передачами управляют фрикционные многодисковые муфты. Муфта становится тормозом, когда соединяется с корпусом ГМП. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на фрикционы. Благодаря фрикционам скорость переключается плавно, а использование гидропривода ускоряет торможение.

Гидромеханические коробки передач вального типа плохо справляются с растущей тягой от повышения грузоподъёмности транспорта, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает массу и габариты конструкции. По этим причинам вальные КПП заменяют на планетарные передачи.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать в гидромеханическую КПП планетарный механизм вместо ступенчатой конструкции по следующим причинам:

• компактные размеры;
• плавная и быстра работа;
• нет разрыва в передаче мощности при переключении передач;
• большое количество передаточных чисел за счёт использования многорядных конструкций.

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерней: с внутренними зубьями — короны, с внешними зубьями — солнца. Между ними обкатываются зубчатые колёса сателлиты, оси которых закреплены на раме-водиле. В зависимости от конструкции водило соединено с выходным валом или коронной шестерней.

Устройство планетарной коробки определяет её принцип действия. Чтобы изменить крутящий момент гидротрансформатора, один из элементов планетарной передачи вращают, а другой элемент затормаживают. Третий элемент становится ведомым, а его скорость определяется числом зубьев всех шестерней.

Принцип работы автоматической коробки передач (3D-анимация)

Для получения прямой передачи водило и солнечную шестерню жёстко соединяют. Корона не может проворачиваться относительно закреплённой системы, поэтому механизм вращается как единый узел. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы получить задний ход, центральные шестерни вращают в одну сторону. Для этого останавливают сателлиты, блокируя водило.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используют тормозные ленты или фрикционные диски. Блокировочные элементы работают в автоматическом режиме по сигналу электроники.