 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июнь 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В механической или автомобильной технике , A выбег или обгонная муфта представляет собой устройство , в передаче , который отключает приводной вал от ведомого вала , когда ведомый вал вращается быстрее , чем приводной вал. Овердрайв иногда ошибочно называют выбегом, но в остальном не связанно.
Состояние ведомого вала, вращающегося быстрее, чем его карданный вал, существует на большинстве велосипедов, когда велосипедист перестает крутить педали . В велосипеде с фиксированной передачей без свободного хода заднее колесо приводит в движение педали.
Аналогичное состояние существует в автомобиле с механической коробкой передач, идущем под уклон, или в любой ситуации, когда водитель убирает ногу с педали газа , закрывая дроссельную заслонку : колеса приводят в движение двигатель, возможно, на более высоких оборотах. В двухтактном двигателе это может иметь катастрофические последствия - многие двухтактные двигатели зависят от смеси топлива и масла для смазки , нехватка топлива в двигателе приводит к нехватке масла в цилиндрах , и поршни могут вскоре заклинивать, вызывая серьезные повреждения. . Saab использовал систему свободного хода в своих двухтактных моделяхпо этой причине и сохранил его в Saab 96 V4 и ранних Saab 99 для лучшей топливной экономичности .
Механика [ править ]
Простейший выбег устройство состоит из двух пилообразных, пружинных -loaded дисков прижатия друг к другу с зубчатыми сторонами вместе, несколько как трещотки . Вращаясь в одном направлении, зубья пилы приводного диска сцепляются с зубьями ведомого диска, заставляя его вращаться с одинаковой скоростью. Если приводной диск замедляется или перестает вращаться, зубья ведомого диска проскальзывают по зубьям ведущего диска и продолжают вращаться, производя характерный щелкающий звук, пропорциональный разнице скоростей ведомой шестерни относительно скорости (более медленной) ведущей шестерни. .
Более сложная и прочная конструкция имеет подпружиненные стальные ролики внутри ведомого цилиндра. Вращаясь в одном направлении, ролики сцепляются с цилиндром, заставляя его вращаться в унисон. Вращаясь медленнее или в обратном направлении, стальные ролики просто скользят внутри цилиндра.
Большинство велосипедов муфта свободного ход использует внутренне ступенчатый зубчатый барабан с двумя или более пружинными, закаленной сталью собачек для передачи нагрузки. Больше собачек помогает распределить износ и обеспечивает большую надежность, хотя, если устройство не сделано с допусками, обычно не встречающимися в компонентах велосипеда, одновременное включение более двух собачек достигается редко.
Преимущества и недостатки [ править ]
Механизм свободного хода по своей природе действует как автоматическое сцепление , позволяя переключать передачи в механической коробке передач , повышая или понижая, не нажимая педаль сцепления, ограничивая использование ручного сцепления запуском с места или остановкой. Обгонная муфта Saab может быть включена или отключена водителем, нажав или потянув за рычаг соответственно. Это блокирует или разблокирует главный вал со ступицей свободного хода.
Обгонная муфта также дает немного лучшую экономию топлива на карбюраторных двигателях (без отключения подачи топлива на моторный тормоз) и меньший износ ручного сцепления, но приводит к большему износу тормозов, поскольку больше нет возможности выполнять торможение двигателем . Это может сделать коробки передач с обгонной муфтой опасными для использования на грузовиках и автомобилях, движущихся в горных районах, поскольку продолжительное и непрерывное применение тормозов для ограничения скорости транспортного средства вскоре приводит к перегреву тормозной системы, а вскоре и к полному отказу.
Использует [ редактировать ]
Сельскохозяйственная техника [ править ]
В сельскохозяйственной техники Муфта свободного хода , как правило , используется на сено прессов и другого оборудования с высокой инерционной нагрузкой, особенно при использовании в сочетании с трактором без живой отбора мощности (ВОМ). Без работающего ВОМ высокая инерционная нагрузка может привести к тому, что трактор продолжит движение вперед даже при нажатой ножной муфте, что создаст опасные условия. За счет отключения нагрузки от ВОМ в этих условиях обгонная муфта повышает безопасность. Точно так же многие газонокосилки с толкающим цилиндром без двигателя используют колесо свободного хода для привода ножей: они имеют зубчатую передачу или цепную передачу для вращения на высокой скорости, а колесо свободного хода предотвращает их движение. передается в обратном направлении через привод при остановке машины.
Стартеры двигателя [ править ]
Узел обгонной муфты также широко используется в стартерах двигателей в качестве своего рода защитного устройства. Стартерные двигатели обычно должны вращаться со скоростью 3000 об / мин, чтобы двигатель заработал. Когда ключ удерживается в исходном положении в течение любого времени после запуска двигателя, стартер не может вращаться достаточно быстро, чтобы успевать за маховиком. Из-за экстремального передаточного числа между шестерней стартера и маховиком (около 15 или 20: 1) он будет вращать якорь стартера на опасно высоких скоростях, вызывая взрыв, когда центростремительная сила, действующая на медные катушки, намотанные в якорь, больше не может сопротивляться. наружу силадействуя на них. В стартерах без обгонной муфты или обгонной муфты это может стать серьезной проблемой, потому что при вращении маховика на холостом ходу со скоростью около 1000 об / мин стартер, если он соединен с маховиком , будет вынужден вращаться между 15000 и 20000 об / мин. После того, как двигатель перевернулся и заработал, обгонная муфта освобождает стартер от маховика и предотвращает повторное зацепление шестерен (как при случайном повороте ключа зажигания) при работающем двигателе. Муфта свободного хода сейчас используется на многих мотоциклах с электрическим стартером. Он используется в качестве замены привода Bendix, используемого в большинстве автостартеров, потому что он снижает электрические потребности системы запуска.
Коробки передач [ править ]
В дополнение к перечисленным выше автомобильным применениям (например, в транспортных средствах с двухтактным двигателем и ранних четырехтактных Saab), с 1930-х годов по настоящее время в некоторых роскошных или дорогих традиционных автомобилях (таких как Packard , Rover и Cord ) использовались обгонные муфты. 1960-е годы. Некоторые двигатели того периода также имели тенденцию пропускать масло мимо поршневых колец в условиях закрытого дросселя и высоких оборотов двигателя, когда небольшой вакуум в камере сгорания в сочетании с высоким давлением масла и высокой степенью смазки разбрызгиванием из-за быстрого вращения. коленчатый вал может привести к попаданию масла в камеру сгорания.
Обгонная муфта означала, что двигатель возвращался к холостым оборотам на выбеге, что значительно уменьшало шум как от двигателя, так и от коробки передач, а также снижало расход масла. Механизм обычно мог быть заблокирован, чтобы обеспечить торможение двигателем, если это необходимо. Обгонная муфта также использовалась в оригинальном автомобиле Land Rover с 1948 по 1951 год. Обгонной муфтой управлял привод от коробки передач на переднюю ось , которая отключалась при выбеге. Это позволило автомобилю иметь постоянный привод на четыре колеса , избегая «заводных» сил в трансмиссии. Эта система работала, но приводила к непредсказуемой управляемости, особенно в скользких условиях или при буксировке, и была заменена обычной выбираемой системой полного привода.
Во время Второй мировой войны военные автомобили Volkswagen, производимые KdF ( Kübelwagen , Schwimmwagen ), были оснащены дифференциалом повышенного трения ZF, состоящим из двух колес свободного хода, которые передавали всю мощность двигателя на самый медленный поворот двух колес. . [1]
Другие автопроизводители установили обгонную муфту между двигателем и коробкой передач как форму автоматического сцепления . Как только водитель отпустил дроссельную заслонку и автомобиль перебегал, обгонная муфта выключалась, и водитель мог переключать передачи, не используя педаль сцепления. Эта функция появилась в основном на больших роскошных автомобилях с тяжелыми сцеплениями и коробками передач без синхронизаторов , поскольку муфта свободного хода позволяла более плавно и тихо переключаться. Citroen объединил обгонное колесо и центробежное сцепление, чтобы создать так называемое «TraffiClutch», которое позволяет водителю запускать, останавливать и переключать пониженные передачи без использования сцепления. Это был вариант на Citroën 2CV.и его производные и, как следует из названия, продавались как средство передвижения в густонаселенных городских районах. Точно так же Saab 93 был доступен с дополнительным сцеплением Saxomat .
Механизмы с обгонной муфтой обычно используются в автоматических трансмиссиях. Например, традиционные гидравлические трансмиссии General Motors, такие как Turbo-Hydramatic 400, обеспечивают свободный ход на всех передачах ниже выбранной. Например, если рычаг переключения передач на трехступенчатой трансмиссии помечен как «привод» (3) - «супер» (2) - «низко» (1), и водитель выбрал «супер», то при включении первой передачи трансмиссия начинает двигаться с выбегом. включена, но не на второй или третьей передаче; если в "драйве", то в первую или во вторую очередь крутится обгон; наконец, на низкой скорости он не движется на холостом ходу ни на одной передаче. Это позволяет водителю выбрать более низкий диапазон, чтобы обеспечить торможение двигателем на различных скоростях, например, при спуске с крутого холма.
В устройствах повышающей передачи, произведенных Laycock de Normanville, использовалась обгонная муфта для облегчения плавного переключения передач между режимом блокировки (1: 1) и режимом повышающей передачи без использования обычной педали сцепления . Обгонная муфта будет блокировать выходную ось с выходящей осью в течение короткого переходного периода между конической муфтой для отключения режима блокировки и муфтой для включения режима повышающей передачи. [2]
Велосипеды [ править ]
В старой стиле велосипеда, где механизм выбега входит в шестерне в сборе, система называется выбегом , в то время как более нового стиль, в котором выбег механизм находится в ступице, называется Freehub .
Вертолеты [ править ]
Механизм свободного хода также используется в винтокрылах . Точно так же, как колеса велосипеда должны вращаться быстрее педалей, лопасти винтокрылого аппарата должны вращаться быстрее, чем его двигатели. Это особенно важно в случае отказа двигателя, когда обгонная муфта в главной трансмиссии позволяет системам несущего винта и хвостового винта продолжать вращаться независимо от системы привода. Это обеспечивает непрерывное управление полетом и посадку с авторотацией .
История [ править ]
В 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США, изобрел колесо свободного хода для велосипеда . [3] Его конструкция поместила храповое устройство в ступицу переднего колеса (ведомое колесо на « велосипедных » конструкциях того времени), что позволяло гонщику двигаться вперед, не нажимая постоянно на педали. [4] Первоначально велосипедные энтузиасты отвергли идею свободного хода, поскольку считали, что это усложняет механические функции велосипеда. [5] Велосипедные энтузиасты считали, что велосипед должен оставаться максимально простым без каких-либо дополнительных механизмов, таких как колесо свободного хода. [6]
Из-за отсутствия популярности обгонной муфты производители велосипедов не улучшали ее постоянно в течение нескольких десятилетий. В 1899 году американские производители разработали « каботажный тормоз », который позволял гонщикам тормозить, вращая педали назад, и включал в себя механизм свободного хода. [7] На рубеже веков производители велосипедов в Европе и Америке включали механизм свободного хода в большинство своих велосипедов, но теперь, в отличие от первоначальной конструкции Ван Андена, механизм свободного хода был встроен в заднюю звездочку велосипеда. [8]
В 1924 году французская велосипедная компания Le Cyclo представила велосипед с переключением передач с двумя звездочками свободного хода, который позволял гонщикам с большей легкостью подниматься в гору. В конце 1920-х Le Cyclo начал использовать как передний, так и задний переключатели в сочетании с двойной звездой , давая велосипеду вдвое больше передач. В начале 1930-х годов Le Cyclo изобрела четырехзвездочную муфту свободного хода, а несколько лет спустя компания объединила четырехзвездочную муфту свободного хода с тройной звездочкой, что дало велосипеду двенадцать передач. [9]
В 1960-х и 1970-х годах японские производители представили собственные версии переключателя. Японская велосипедная компания SunTour , в частности, представила в 1964 году дизайн заднего переключателя с наклонным параллелограммом, который наклонен, чтобы удерживать шкив ближе к каждой шестеренке свободного колеса при его переключении, обеспечивая более плавное и лучшее переключение, чем в европейских версиях того времени. Эта версия переключателя стала стандартной, когда срок действия патента SunTour истек в 1980-х годах, и до сих пор остается моделью для сегодняшних разработок. [10]
См. Также [ править ]
- Клатч для тапочек
- Муфта сцепления
- Saab 96
Ссылки [ править ]
- ^ ZF-Axial-Selbstsperrdifferential Typ B70 Beschreibung und Wartung, Германия: Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, июль 1941 г..
- ^ «Как это работает: система перегрузки Laycock» . Проверено 2 января +2016 .
- ^ Анден, Уильям ван "Улучшение велосипеда" Патент США №. 88 238 (выпущен 23 марта 1869 г.).
- ^ "Ван Анден Декстер Велоципед" . Национальный музей американской истории . Проверено 8 апреля 2013 года .
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. п. 136.
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. п. 311.
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. п. 297.
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. п. 310.
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. С. 353–355.
- ^ Херилихи, Дэвид (2004). Велосипед: История . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. п. 365.
