Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Одноступенчатый редуктор

Передачи является машина в мощности системы передачи, которая обеспечивает контролируемое применение силы. Часто термин « 5-ступенчатая трансмиссия» относится просто к коробке передач , в которой используются шестерни и зубчатые передачи для обеспечения преобразования скорости и крутящего момента от вращающегося источника энергии в другое устройство. [1] [2]

В британском английском термин « трансмиссия» относится ко всей трансмиссии , включая сцепление , коробку передач, карданный вал (для заднего привода), дифференциал и валы главной передачи. Однако в американском английском этот термин относится только к коробке передач, и подробное использование отличается. [примечание 1]

Чаще всего используется в автомобилях , где трансмиссия адаптирует мощность двигателя внутреннего сгорания к ведущим колесам. Такие двигатели должны работать с относительно высокой скоростью вращения , что неприемлемо для запуска, остановки и более медленного движения. Трансмиссия снижает более высокую частоту вращения двигателя до более низкой частоты вращения колес, увеличивая при этом крутящий момент . Коробки передач также используются на педальных велосипедах , стационарных машинах, где адаптированы разные скорости вращения и крутящие моменты.

Часто трансмиссия имеет несколько передаточных чисел (или просто «передач») с возможностью переключения между ними при изменении скорости. Это переключение может быть выполнено вручную (оператором) или автоматически (блоком управления). Также может быть предусмотрено управление по направлению (вперед и назад). Также существуют одноступенчатые трансмиссии, которые просто изменяют скорость и крутящий момент (а иногда и направление) выходной мощности двигателя.

В автомобилях трансмиссия обычно соединяется с коленчатым валом двигателя через маховик, сцепление или гидравлическую муфту, отчасти потому, что двигатели внутреннего сгорания не могут работать ниже определенной скорости. Выходной сигнал трансмиссии передается через карданный вал на один или несколько дифференциалов , которые приводят в движение колеса. Хотя дифференциал также может обеспечивать понижающую передачу, его основная цель - позволить колесам на обоих концах оси вращаться с разными скоростями (что необходимо для предотвращения проскальзывания колес при поворотах) при изменении направления вращения.

Обычные зубчатые / ременные передачи - не единственный механизм адаптации скорости / крутящего момента. Альтернативные механизмы включают преобразователи крутящего момента и преобразование мощности (например, дизель-электрическая трансмиссия и система гидравлического привода ). Гибридные конфигурации тоже существуют. В автоматических трансмиссиях корпус клапана используется для переключения передач с использованием давления жидкости в зависимости от скорости и воздействия дроссельной заслонки.

Объяснение [ править ]

Внутренний вид ветряной мельницы Pantigo, глядя на крышку с пола - стойка для крышек, тормозное колесо, тормоз и валлоуборщик. Ветряная мельница Pantigo расположена на Джеймс-Лейн, Ист-Хэмптон, графство Саффолк, Лонг-Айленд, Нью-Йорк.

Ранние передачи включали правый угол дисков и другой зубчатой передачей в мельницами , лошади Приведено устройства и паровые двигатели , в поддержку насосной , фрезерования и подъема .

Большинство современных редукторов используются для увеличения крутящего момента при одновременном снижении скорости выходного вала первичного двигателя (например, коленчатого вала двигателя). Это означает, что выходной вал коробки передач вращается медленнее, чем входной, и это снижение скорости дает механическое преимущество , увеличивая крутящий момент. Коробку передач можно настроить так, чтобы она действовала наоборот и обеспечивала увеличение скорости вала при уменьшении крутящего момента. Некоторые из простейших коробок передач просто изменяют физическое направление вращения передачи мощности.

Многие типичные автомобильные трансмиссии включают возможность выбора одного из нескольких передаточных чисел . В этом случае большинство передаточных чисел (часто называемых просто «шестернями») используются для снижения выходной скорости двигателя и увеличения крутящего момента. Однако самые высокие передачи могут быть « перегрузочными », которые увеличивают выходную скорость.

Использует [ редактировать ]

Редукторы нашли применение в большом количестве различных, часто стационарных, приложений, таких как ветряные турбины .

Трансмиссии также используются в сельскохозяйственном , промышленном , строительном , горнодобывающем и автомобильном оборудовании. Помимо обычной трансмиссии, оснащенной зубчатыми колесами, в таком оборудовании широко используются гидростатический привод и электрические регулируемые приводы .

Простой [ править ]

Главный редуктор и ротор вертолета Bristol Sycamore

Простейшие трансмиссии, часто называемые коробками передач, чтобы отразить их простоту (хотя сложные системы также называются коробками передач на просторечии), обеспечивают понижение передач (или, реже, увеличение скорости), иногда в сочетании с прямым изменением направления. вала (обычно в вертолетах , см. рисунок). Они часто используются на сельскохозяйственном оборудовании с приводом от вала отбора мощности , поскольку осевой вал отбора мощности не соответствует обычной потребности в ведомом валу, который расположен либо вертикально (как у роторных косилок), либо горизонтально простирается от одной стороны агрегата к другой. (как в случае разбрасывателей навоза , косилок и кормоуборочных тележек ). Более сложное оборудование, такое как силосчопперы и снегоуборочные машины имеют приводы с выходами более чем в одном направлении. Точно так же и на вертолетах используется коробка передач с разделенным крутящим моментом, где мощность отбирается от двигателя в двух направлениях для разных роторов.

Передачи от Фольксваген Гольф 1600 (2009 г.) пятиступенчатая + реверсивная коробка передач.

Редуктор ветряной турбины преобразует медленное вращение турбины с высоким крутящим моментом в гораздо более быстрое вращение электрического генератора . Они намного крупнее и сложнее, чем коробки отбора мощности в сельхозтехнике. Они весят несколько тонн и обычно содержат три ступени для достижения общего передаточного числа от 40: 1 до более 100: 1, в зависимости от размера турбины. (По аэродинамическим и конструктивным причинам более крупные турбины должны вращаться медленнее, но все генераторы должны вращаться с одинаковой скоростью в несколько тысяч об / мин .) Первая ступень коробки передач обычно представляет собой планетарную передачу для компактности и распределения мощности. огромный крутящий момент турбины через большее количество зубцов тихоходного вала. [3]Долговечность этих коробок передач долгое время была серьезной проблемой. [4]

Независимо от того, где они используются, все эти простые трансмиссии имеют одну важную особенность: передаточное число не может быть изменено во время использования. Он фиксируется во время построения трансмиссии.

Для типов трансмиссий, которые решают эту проблему, см. Бесступенчатая трансмиссия , также известная как CVT.

Многовариантные системы [ править ]

Трансмиссия трактора с 16 передачами вперед и 8 назад
Коробка передач Amphicar в разрезе с дополнительным переключением передач для гребных винтов

Многие приложения требуют наличия нескольких передаточных чисел . Часто это делается для облегчения запуска и остановки механической системы, хотя другой важной необходимостью является поддержание хорошей топливной эффективности .

Основы автомобильной промышленности [ править ]

Необходимость трансмиссии в автомобиле является следствием характеристик двигателя внутреннего сгорания . Двигатели обычно работают в диапазоне от 600 до примерно 7000 об / мин (хотя это варьируется и обычно меньше для дизельных двигателей), в то время как колеса автомобиля вращаются от 0 до около 1800 об / мин.

Кроме того, двигатель обеспечивает высокий крутящий момент его мощность и выводит неравномерно во всем диапазоне оборотов , что приводит к полосе крутящего момента и диапазон мощности . Часто наибольший крутящий момент требуется, когда транспортное средство движется из состояния покоя или медленно движется, в то время как максимальная мощность требуется на высокой скорости. Следовательно, требуется система, которая преобразует мощность двигателя так, чтобы он мог обеспечивать высокий крутящий момент на низких скоростях, а также работать на скоростях шоссе, при этом двигатель все еще работает в своих пределах. Трансмиссии выполняют это преобразование.

Диаграмма, на которой сравниваются диапазоны мощности и крутящего момента «приемистого» двигателя и «пикового».

Динамика автомобиля зависит от скорости: на низких скоростях ускорение ограничено инерцией полной массы автомобиля; в то время как на крейсерских или максимальных скоростях сопротивление ветра является доминирующим препятствием.

Многие трансмиссии и шестерни, используемые в автомобилях и грузовиках , заключены в чугунный корпус, хотя чаще используется алюминий для уменьшения веса, особенно в автомобилях. Обычно бывает три вала: главный вал, промежуточный вал и промежуточный вал.

Главный вал выходит за пределы корпуса в обоих направлениях: входной вал по направлению к двигателю, а выходной вал по направлению к задней оси (на автомобилях с задним приводом. В автомобилях с передним приводом двигатель и трансмиссия обычно устанавливаются поперечно, дифференциал является частью трансмиссии.) Вал подвешен на коренных подшипниках и разделен по направлению к входному концу. В месте разделения валы скрепляет направляющий подшипник. Шестерни и муфты вращаются на главном валу, причем шестерни могут свободно вращаться относительно главного вала, кроме случаев, когда они зацепляются муфтами.

Руководство [ править ]

16-ступенчатая (2x4x2) ZF 16S181 - открытый картер трансмиссии ( 2x4x2 )
16S181 - открыли планетарная корпус диапазон (2x4 х2 )

Ручные коробки передач бывают двух основных типов:

  • Простая, но прочная система с скользящей сеткой или несинхронизированная / несинхронная система, в которой прямозубые цилиндрические зубчатые колеса вращаются свободно и должны синхронизироваться оператором, согласовывая обороты двигателя со скоростью движения, чтобы избежать шумного и разрушительного столкновения шестерен
  • В настоящее время широко распространенные редукторы с постоянным зацеплением , которые могут быть / включать в себя несинхронизированные / несинхронизированные или синхронизированные / синхронизированные системы, где обычно косозубые косозубые (или иногда прямолинейные, или двухспиральные ) зубчатые передачи постоянно "зацеплены" "вместе, и собачья муфта используется для переключения передач. В коробках синхронизаторов фрикционные конусы или «синхронизирующие кольца» используются в дополнение к кулачковой муфте, чтобы точно соответствовать скоростям вращения двух сторон (расцепленной) трансмиссии перед ее полным механическим зацеплением.

Первый тип был стандартным во многих старинных автомобилях (наряду, например, в планетарных системах и системах с несколькими сцеплениями) до разработки руководств с постоянным зацеплением и гидравлической эпициклической автоматики, более старых тяжелых грузовиков и до сих пор может использоваться в некоторых сельскохозяйственная техника. Последний является современным стандартом для ручных и автоматизированных механических коробок передач дорожного и внедорожного транспорта , хотя его можно найти во многих формах; например, несинхронизированная прямая резка на гоночном треке или сверхтяжелых условиях, несинхронизированная винтовая резка в большинстве тяжелых грузовиков и мотоциклов, а также в некоторых классических автомобилях (например, Fiat 500 ), а также частично - или полностью синхронизированные винтовые почти во всех современных легковых и легких грузовиках с ручным переключением передач.

Механические коробки передач являются наиболее распространенным типом за пределами Северной Америки и Австралии . Они дешевле, легче, обычно дают лучшие характеристики, но новейшие автоматические трансмиссии и вариаторы дают лучшую экономию топлива. [5] [6] Новички обычно обучаются и проходят испытания на автомобиле с ручным переключением передач. В Малайзии и Дании все автомобили, используемые для испытаний (и поэтому практически все автомобили, используемые для обучения), имеют механическую коробку передач. В Японии , на Филиппинах , Германия , Польша , Италия , Израиль , темНидерланды , Бельгия , Новая Зеландия , Австрия , Болгария , то в Великобритании , [7] Ирландия, Швеция , Норвегия , Эстония , Франция , Испания , Швейцария , австралийские штаты Виктория , [8] Западная Австралия и Квинсленд, Финляндия , Латвия , [ 9] Литва и Чехия, тестовый проход с использованием автомобиля с автоматической коробкой передач не дает водителю права использовать автомобиль с механической коробкой передач на дорогах общего пользования; Требуется тест с ручной машиной. [ необходима цитата ] Механические трансмиссии гораздо более распространены, чем автоматические трансмиссии в Азии , Африке , Южной Америке и Европе .

Механические трансмиссии могут включать как синхронизированные, так и несинхронизированные передачи. Например, передача заднего хода обычно не синхронизирована, так как ожидается, что водитель включит ее только тогда, когда транспортное средство стоит на месте. Многие старые (до 1970-х годов) автомобили также не имели синхронизации на первой передаче (по разным причинам - стоимость, как правило, «более короткая» общая передача, двигатели, обычно имеющие более низкий крутящий момент, чрезмерный износ часто используемого синхронизатора первой передачи ... ), что означает, что его также можно было использовать только для движения от остановки, если только водитель не научился двойному выключению сцепления и не имел особой потребности регулярно переключаться на низшую передачу.

Некоторые механические трансмиссии имеют чрезвычайно низкое передаточное число для первой передачи, называемое понижающей передачей или бабушкой . Такие шестерни обычно не синхронизируются. Эта функция характерна для пикапов, специально предназначенных для буксировки прицепов, сельскохозяйственных работ или строительных работ. При обычном движении по дороге грузовик обычно управляется без использования понижающей передачи, а вторая передача используется с места. Некоторые внедорожники, в частности Willys Jeep и его потомки, также имели трансмиссии с принципом «сначала бабушка» либо в стандартной комплектации, либо в качестве опции, но эта функция теперь чаще обеспечивается коробкой передач пониженного диапазона, прикрепленной к обычному полностью синхронизированная передача.

Несинхронный [ править ]

В некоторых коммерческих приложениях используются несинхронизированные ручные коробки передач, для которых требуется опытный оператор. В зависимости от страны, многие местные, региональные и национальные законы регулируют эксплуатацию этих типов транспортных средств ( см. Коммерческие водительские права ). Этот класс может включать коммерческие , военные, сельскохозяйственные или инженерные автомобили . Некоторые из них могут использовать комбинации типов для многоцелевых функций. Примером является отбор мощности (ВОМ) передач. Тип несинхронной трансмиссии требует понимания диапазона передач, крутящего момента, мощности двигателя, а также многофункциональных функций сцепления и переключения. Также см. Двойное сцепление и Тормоз сцепления.разделы основной статьи. Плавающее переключение - это процесс переключения передач без использования сцепления. Последовательные механические коробки передач , которые обычно используются в мотоциклах и гоночных автомобилях , представляют собой разновидность несинхронной механической коробки передач.

Автоматически [ править ]

Эпициклическая передача или планетарная передача, используемая в автоматической коробке передач.

Большинство современных автомобилей в Северной Америке, а также в некоторых европейских и японских автомобилях имеют автоматическую коробку передач, которая выбирает подходящее передаточное число без вмешательства оператора. В основном они используют гидравлику для выбора передач в зависимости от давления, оказываемого жидкостью в узле трансмиссии. Вместо того, чтобы использовать сцепление для включения трансмиссии, между двигателем и трансмиссией устанавливается гидравлический маховик или преобразователь крутящего момента . Водитель может контролировать количество используемых передач или выбирать задний ход, хотя точное управление тем, какая передача используется, может быть, а может и не быть возможным.

Автоматические трансмиссии просты в использовании. Однако в прошлом некоторые автоматические трансмиссии этого типа имели ряд проблем; они были сложными и дорогими, иногда имели проблемы с надежностью (что иногда приводило к большим расходам на ремонт), часто были менее экономичными, чем их аналоги с ручным управлением (из-за «проскальзывания» в гидротрансформаторе), а время переключения было меньше, чем руководство делает их неконкурентоспособными для гонок. С появлением современных автоматических трансмиссий ситуация изменилась. [10]

Попытки улучшить топливную экономичность автоматических трансмиссий включают использование преобразователей крутящего момента, которые блокируются при превышении определенной скорости или при более высоких передаточных числах, устраняя потерю мощности, и повышающих передач, которые автоматически срабатывают при превышении определенных скоростей. В старых трансмиссиях обе технологии могут быть навязчивыми, когда условия таковы, что они постоянно включаются и выключаются из-за незначительного изменения скорости и таких факторов нагрузки, как уклон или ветер. Современные компьютеризированные трансмиссии обладают сложным программированием, которое максимально увеличивает топливную эффективность и исключает вмешательство. Это связано в основном с электронными, а не механическими достижениями, хотя усовершенствования в технологии вариаторов и использование автоматических сцеплений также помогли. Несколько автомобилей, в том числе Subaru Impreza 2013 года [11]и модель Honda Jazz 2012 года, продаваемая в Великобритании, на самом деле претендует на немного лучший расход топлива для версии с вариатором, чем для версии с ручным управлением.

Для некоторых применений проскальзывание, присущее автоматическим коробкам передач, может быть полезным. Например, в дрэг-рейсинге автоматическая трансмиссия позволяет машине останавливаться с двигателем на высоких оборотах («скорость сваливания»), чтобы обеспечить очень быстрый старт при отпускании тормозов. По сути, распространенная модификация - увеличение скорости остановки трансмиссии. Это даже более выгодно для двигателей с турбонаддувом , где турбонагнетатель должен вращаться на высоких оборотах за счет большого потока выхлопных газов, чтобы поддерживать давление наддува и устранять турбо-лаг, который возникает, когда дроссельная заслонка внезапно открывается на двигателе на холостом ходу.

Автоматизированное руководство [ править ]

Автоматическая механическая трансмиссия (AMT) , также известная как безмуфтовая механическая коробка передач , обозначает тип многоскоростной автомобильной трансмиссии, которая в значительной степени основана на механической конструкции и внутренней конструкции обычной механической трансмиссии , [12] [13] [14 ] [15] [16] и использует автоматику для управления сцеплением и / или переключением передач.

Более ранние версии этих передач, которые полуавтоматические в эксплуатации, такие как Autostick , может контролировать только сцепление систему автоматически - часто использует различные формы сцепления приведения в действии , например, электро-механический , гидравлический или пневматический привод [17] - но все - таки требуют от водителя ручного ввода и управления для переключения передач вручную. Современные версии этих систем, которые начали появляться на автомобилях массового производства в середине 1990-х годов и работают полностью автоматически , такие как Selespeed и Easytronic., может управлять как работой сцепления, так и переключением передач автоматически с помощью ЭБУ , поэтому не требуется ручное вмешательство или вмешательство водителя при переключении передач. [18] [19]

Использование современных AMT с компьютерным управлением в легковых автомобилях увеличилось в середине 1990-х годов как более спортивная альтернатива традиционной гидравлической автоматической коробке передач . В течение 2010-х годов AMT были в значительной степени заменены все более распространенной конструкцией трансмиссии с двойным сцеплением .

Бесконтактный ручной / полуавтоматический [ править ]

Полуавтоматическая трансмиссия означает многоскоростную трансмиссию транспортного средства, в которой часть ее работы автоматизирована (обычно срабатывание сцепления ), но для изменения передаточных чисел вручную по-прежнему требуется вмешательство водителя. Большинство полуавтоматических трансмиссий, используемых в автомобилях и мотоциклах , основаны на обычных механических трансмиссиях или секвентальных коробках передач , но используют автоматическую систему сцепления . Однако некоторые полуавтоматические трансмиссии также основаны на стандартных гидравлических автоматических трансмиссиях с гидравлической муфтой или гидротрансформатором.. [20] [21]

Имена для конкретных типов полуавтоматических трансмиссий включают в себя Безмуфтовый руководство , [22] авто-ручной , [23] руководство автоматического сцепления , [24] [25] и подрулевыми переключателями передач. [26] [27] [28] Эти системы упрощают переключение передач для водителя за счет автоматического управления системой сцепления , обычно с помощью или под управлением привода или сервопривода и датчиков , при этом от водителя по-прежнему требуется переключение передач вручную.

Впервые полуавтоматические трансмиссии стали использоваться в автомобилях, и их популярность возросла в середине 1930-х годов, когда они были предложены несколькими американскими производителями автомобилей. Полуавтоматические трансмиссии, менее распространенные, чем традиционные (гидравлические) автоматические трансмиссии , тем не менее, были доступны на различных моделях автомобилей и мотоциклов и в настоящее время остаются в производстве. Полуавтоматические трансмиссии с переключением подрулевых лепестков использовались в различных гоночных автомобилях и были впервые представлены для управления электрогидравлическим механизмом переключения передач гоночного автомобиля Ferrari 640 Formula One в 1989 году. Эти системы в настоящее время используются на различных автомобилях. классы гоночных автомобилей высшего уровня; включая Формулу-1, Indycar и Touring Car Racing . [29] [30] Другие приложения включают мотоциклы , грузовики , автобусы и железнодорожные перевозки .

Ранний полуавтоматические системы использовали различные механические , электрические , пневматические и гидравлические системы, в том числе центробежных муфт , вакуумные потребители инъекционных муфты, гидротрансформаторы, электро-пневматические муфты, электромеханический (и даже электростатический) и серво / соленоид контролируемого муфты и схемы управления - автоматическое сцепление при переключении передач, органы управления предварительным переключателем , центробежные муфты с барабанным последовательным переключением, требующие от водителя подъема дроссельной заслонкидля успешного переключения и т. д. - и некоторые из них были немногим больше, чем обычная автоматика с блокировкой гидротрансформатора с ручным выбором передачи. В полуавтоматических трансмиссионных системах на мотоциклах обычно используется центробежное сцепление .

Примером этого типа трансмиссии в автомобилях является полуавтоматическая трансмиссия VW Autostick , обычная трехступенчатая механическая трансмиссия с вакуумным автоматическим сцеплением, а также преобразователь крутящего момента (как в обычном автомате , и стандартный переключатель передач.

Полуавтоматические трансмиссии на мотоциклах и квадроциклах по- прежнему требуют, чтобы водитель вручную переключал передачи, и, как правило, используют обычный последовательный ручной рычаг ножного переключения передач и автоматическое центробежное сцепление , поэтому на руле нет рычага сцепления с ручным управлением, чтобы водитель мог использовать, так как это полностью автоматическая система сцепления.

Последовательное руководство [ править ]

Работа типовой 4-ступенчатой ​​секвентальной механической коробки передач; обычно используется в мотоциклах и гоночных автомобилях .

Секвентальная механическая трансмиссия (например, коробка передач, используемая на полностью механическом мотоцикле) - это тип многоскоростной несинхронной механической трансмиссии , которая позволяет водителю выбирать только следующую передачу (например, переключение со второй передачи на первая передача) или предыдущая передача (например, переключение со второй передачи на третью) в последовательном порядке. Это ограничение позволяет избежать случайного выбора неправильной передачи, однако оно также не позволяет водителю намеренно «пропускать» передачи. Сцепление в секвентальной механической коробке передач необходимо только при переходе из состояния покоя (т. Е. Неподвижного; нейтрального) на 1-ю передачу, после чего происходит переключение без сцепления, поскольку передачи принудительно устанавливаются на место с помощью кулачков. Это контрастирует с обычной механической коробкой передач., в котором используется синхронизатор для плавного переключения передач. [31] Использование собачьего сцепления (а не синхронизатора ) приводит к более высокой скорости переключения передач, чем механическая коробка передач. [32]

В секвентальных механических трансмиссиях для переключения передач используется вращение барабана и селекторной вилки, как в полностью механической трансмиссии мотоцикла. [33] Механизм переключающего барабана соединяется и вращается продольно посредством механической связи (например, рычага переключения передач) или через электропневматическую или электрогидравлическую систему управления, которая обычно механически соединяется с вилки переключения передач и кулачковые муфты, и управляется подрулевыми переключателями. Они также могут иметь ручную или автоматическую систему сцепления. Полуавтоматические последовательные трансмиссии(с автоматическим сцеплением) можно найти как в автомобилях (в основном, трековых и некоторых раллийных гоночных автомобилях, например, с подрулевым переключателем), так и в мотоциклах (обычно легких городских внедорожных велосипедах типа «step-thru», например, Honda Super Cub) и квадроциклах. (часто с отдельно включенной реверсивной передачей), последние два обычно используют центробежную муфту скутерного типа.

В секвентальной механической коробке передач рычаг переключения передач управляет храповым механизмом, который преобразует движение рычага переключения передач вперед и назад во вращение барабана переключения передач (иногда называемого цилиндром), который имеет три или четыре гусеницы, обработанных по его окружности. [34] Вилки переключателя управляются гусеницами либо напрямую, либо через стержни переключения. Гусеницы отклоняются по окружности, и при вращении барабана вилки переключателя перемещаются для выбора необходимой передачи. [35]

Велосипедная передача [ править ]

Задний переключатель Shimano XT на горном велосипеде

Велосипеды обычно имеют систему выбора различных передаточных чисел. Есть два основных типа: шестерни переключателя и ступичные шестерни . Тип переключателя является наиболее распространенным и наиболее заметным при использовании звездочек . Обычно на задней звездочке имеется несколько шестерен, прикрепленных к заднему колесу. К передней части обычно добавляют еще несколько звездочек. Умножение количества звездочек спереди на количество сзади дает количество передаточных чисел, часто называемых «скоростями».

В ступичных передачах используется планетарная передача, и они заключены в оси заднего колеса. Из-за небольшого пространства они обычно предлагают меньше различных скоростей, хотя по крайней мере одна из них имеет 14 передаточных чисел, и Fallbrook Technologies производит трансмиссии с технически бесконечными передаточными числами. [36]

Было сделано несколько попыток оснастить велосипеды закрытой коробкой передач, что дало очевидные преимущества для лучшей смазки, защиты от грязи и переключения передач. Обычно они используются в сочетании с приводом вала, так как коробка передач с традиционной цепью (как ступица) все еще имеет многие недостатки переключателя для открытой цепи. Велосипедные коробки передач заключены в коробку, заменяющую традиционную каретку . Требование модифицированной рамы было серьезным препятствием для их принятия. Одна из последних попыток создания коробки передач для велосипедов - это 18-ступенчатая шестерня Pinion P1.18. [37] [38] [39]Это дает закрытый редуктор, но все же традиционную цепь. При установке на велосипед с задней подвеской, он также сохраняет натяжитель цепи, подобный переключателю, но без низкого дорожного просвета переключателя.

Причины отказа велосипедной передачи включают изношенные зубья, повреждение из-за неисправной цепи, повреждение из-за теплового расширения, сломанные зубья из-за чрезмерного усилия педалирования, вмешательство посторонних предметов и потерю смазки из-за халатности.

Необычные типы [ править ]

Коробка передач с двойным сцеплением [ править ]

Передачи с двойным сцеплением ( ДКП ) (иногда называют двойным сцеплением коробкой передач , либо с двойным сцеплением передачи ) представляет собой тип многоскоростного транспортного средства системы передачи, которая использует два отдельных муфты для нечетных и четных передач множеств . [40] Конструкция часто похожа на две отдельные механические трансмиссии с соответствующими муфтами, содержащимися в одном корпусе и работающими как одно целое. [41] [42] В автомобилях и грузовиках DCT работает как автоматическая трансмиссия , не требуя вмешательства водителя для переключения передач.

В трансмиссии с двойным сцеплением используются два набора внутренних элементов, каждый из которых имеет собственное сцепление, так что «переключение передач» фактически состоит только из одного сцепления, которое включается, когда другое выключается, обеспечивая якобы «плавное» переключение без прерывания (или резкого обратного захвата). из) передача энергии. Присоединенный вал каждого сцепления несет половину всего комплекта входной шестерни (с общим выходным валом), включая синхронизированные системы кулачковой муфты, которые предварительно выбирают, какое из ее набора передаточных чисел, скорее всего, потребуется при следующей смене, под управлением компьютеризированного управления. система . Конкретные типы этой трансмиссии включают: коробку передач с прямым переключением передач и двойное сцепление SST .

Постоянно переменный [ править ]

Бесступенчатая трансмиссия (CVT) - это трансмиссия, в которой соотношение скоростей вращения двух валов, таких как входной и выходной валы транспортного средства или другой машины, может непрерывно изменяться в заданном диапазоне, обеспечивая бесконечное количество возможные соотношения. Вариатор позволяет водителю или компьютеру выбирать соотношение между скоростью двигателя и скоростью колес в непрерывном диапазоне. Это может обеспечить еще лучшую экономию топлива, если двигатель постоянно работает на одной скорости. Теоретически трансмиссия обеспечивает лучший пользовательский опыт без увеличения и уменьшения скорости двигателя, а также без рывков при плохом переключении передач.

Вариаторы все чаще используются в небольших автомобилях, особенно в автомобилях с большим расходом топлива или гибридных автомобилях. На этих платформах крутящий момент ограничен, потому что электродвигательможет обеспечить крутящий момент без изменения частоты вращения двигателя. Оставляя двигатель работать на скорости, обеспечивающей наилучший расход топлива для данных условий эксплуатации, можно увеличить общий пробег по сравнению с системой с меньшим количеством фиксированных передач, где система может работать с максимальной эффективностью только в небольшом диапазоне. скоростей. Вариаторы также встречаются в сельхозтехнике; из-за того, что эти автомобили обладают высоким крутящим моментом, в них встроены механические шестерни для обеспечения тягового усилия на высоких скоростях. Система аналогична гидростатической коробке передач, и на «толчковых скоростях» полностью полагается на гидростатический привод. Немецкий производитель тракторов Fendt стал пионером в этой технологии, разработав трансмиссию Vario - YouTube .

Бесконечно переменная [ править ]

IVT - это особый тип вариатора, который включает не только бесконечное количество передаточных чисел , но также и «бесконечный» диапазон . Это оборот фразы , он фактически относится к вариаторам, которые могут включать «нулевое передаточное число», когда входной вал может вращаться без какого-либо движения выходного вала, оставаясь на передаче. В этом случае передаточное число не «бесконечное», а «неопределенное».

Большинство (если не все) бесступенчатые трансмиссии являются результатом комбинации вариатора с планетарной зубчатой ​​передачей с фиксированным передаточным числом. Комбинация фиксированного передаточного числа планетарной передачи с определенным передаточным числом на стороне CVT приводит к нулевой выходной мощности. Например, рассмотрим трансмиссию с планетарной передачей, установленной на передаточное число 1: -1; передача заднего хода 1: 1. Когда сторона CVT установлена ​​на 1: 1, два отношения в сумме дают нулевой выходной сигнал. IVT всегда включен, даже при нулевом выходе. Когда CVT настроен на более высокие значения, он работает как обычно, с увеличивающимися передаточными числами.

На практике планетарная передача может быть установлена ​​на минимально возможное передаточное число вариатора, если реверсирование не требуется или выполняется другими способами. Реверс можно включить, установив планетарное передаточное число несколько выше, чем самое низкое передаточное число вариатора, что обеспечивает диапазон передаточных чисел заднего хода.

Электрическая переменная [ править ]

Electric Variable Transmission ( ЭВТ или е-CVT) сочетает трансмиссию с электродвигателем, чтобы создать иллюзию единого вариатора. В обычной реализации бензиновый двигатель соединен с традиционной трансмиссией, которая, в свою очередь, соединена с водилом планетарной системы планетарной передачи. Электродвигатель / генератор подключен к центральной «солнечной» передаче, которая обычно не приводится в действие в типичных планетарных системах. Оба источника энергии могут подаваться на выход трансмиссии одновременно, разделяя мощность между ними. В распространенных примерах от четверти до половины мощности двигателя может передаваться на солнечную шестерню. В зависимости от реализации, передача перед эпициклической системой может быть значительно упрощена или полностью исключена. EVT способны непрерывно регулировать соотношение выходной / входной скорости, как механические вариаторы,но предлагают явное преимущество, заключающееся в возможности подавать питание от двух разных источников на один выход, а также потенциально значительно снижая общую сложность.

В типичных реализациях передаточное число трансмиссии и планетарной системы задается равным отношению обычных условий движения, например скорости шоссе для автомобиля или скорости города для автобуса. Когда водитель нажимает на педаль газа, соответствующая электроника интерпретирует положение педали и сразу же устанавливает для бензинового двигателя число оборотов в минуту, обеспечивающее наилучший расход топлива для данной настройки. Поскольку передаточное число обычно устанавливается далеко от точки максимального крутящего момента, такая настройка обычно приводит к очень плохому ускорению. В отличие от бензиновых двигателей, электродвигатели обеспечивают эффективный крутящий момент при широком диапазоне оборотов и особенно эффективны при низких настройках, когда бензиновый двигатель неэффективен. Изменяя электрическую нагрузку или питание двигателя, подключенного к солнечной шестерне,дополнительный крутящий момент может быть предоставлен для компенсации низкого крутящего момента двигателя. По мере ускорения автомобиля мощность двигателя уменьшается и в конечном итоге прекращается, создавая иллюзию вариатора.

Каноническим примером EVT является Hybrid Synergy Drive от Toyota . В этой реализации нет обычной трансмиссии, и солнечная шестерня всегда получает 28% крутящего момента от двигателя. Эту мощность можно использовать для управления любыми электрическими нагрузками в автомобиле, подзарядки батарей, питания развлекательной системы или работы системы кондиционирования воздуха. Любая остаточная мощность затем возвращается во второй двигатель, который напрямую питает выходную мощность трансмиссии. На скоростях шоссе этот дополнительный путь генератора / двигателя менее эффективен, чем простой привод непосредственно в колеса. Однако во время ускорения электрический путь намного эффективнее, чем двигатель, работающий так далеко от своей точки крутящего момента. [43] GM использует аналогичную систему в гибридных силовых агрегатах Allison Bus и пикапах Tahoe и Yukon, но в них используется двухступенчатая трансмиссия перед планетарной системой, и солнечная шестерня получает почти половину общей мощности.

Механизм прямого привода [ править ]

В механизме прямого привода передача механической мощности и крутящего момента от электродвигателя к выходному устройству (например, ведущим колесам автомобиля) происходит без каких-либо редукций . [44] [45] [46]

В нескольких автомобилях конца 19 века использовались моторы-ступицы с прямым приводом , как и в некоторых концептуальных автомобилях начала 2000-х годов; однако в большинстве современных электромобилей используются бортовые / внутренние двигатели , в которых привод передается на колеса через карданный вал или оси . [47]

Непрямой [ править ]

Электрический [ править ]

Электрические трансмиссии преобразуют механическую мощность двигателя (ов) в электричество с помощью электрических генераторов и преобразуют обратно в механическую энергию с помощью электродвигателей . Электрические или электронные системы управления приводом с регулируемой скоростью используются для управления скоростью и крутящим моментом двигателей. Если генераторы приводятся в движение турбинами , такое устройство называется турбоэлектрической трансмиссией . Точно так же дизель-электрические установки называют дизельными двигателями .

Дизель-электрические агрегаты используются на многих железнодорожных локомотивах, кораблях, больших карьерных самосвалах и некоторых бульдозерах . В этих случаях каждое ведомое колесо оснащено собственным электродвигателем, на который может подаваться переменная электрическая мощность для обеспечения любого необходимого крутящего момента или выходной мощности для каждого колеса независимо. Это дает гораздо более простое решение для нескольких ведущих колес в очень больших транспортных средствах, где приводные валы будут намного больше или тяжелее, чем электрический кабель, который может обеспечивать такое же количество энергии. Это также улучшает способность позволять разным колесам двигаться с разной скоростью, что полезно для управляемых колес в больших строительных машинах.

Гидростатический [ править ]

См. Также Бесступенчатая трансмиссия> Гидростатические вариаторы.

Гидростатические трансмиссии передают всю мощность гидравлически, используя компоненты гидравлического оборудования . Они похожи на электрические передачи, но в качестве системы распределения энергии используется гидравлическая жидкость, а не электричество.

Входной привод трансмиссии - это центральный гидравлический насос, а конечная передача - гидравлический двигатель или гидроцилиндр (см. Наклонную шайбу ). Оба компонента могут физически размещаться на машине далеко друг от друга, будучи соединенными только гибкими шлангами. Системы гидростатического привода используются на экскаваторах, тракторах для газонов, вилочных погрузчиках, системах привода лебедок, тяжелом подъемном оборудовании, сельскохозяйственной технике, землеройном оборудовании и т. Д. Механизм трансмиссии автомобиля, вероятно, использовался на гоночном автомобиле Ferguson F-1 P99. примерно в 1961 г.

Дружественные передачи вируса от человека на Honda DN-01 гидростатическое.

Гидродинамический [ править ]

Если гидравлический насос или гидравлический двигатель использует гидродинамические эффекты потока жидкости, то есть давление из-за изменения количества движения жидкости, когда она течет через лопатки в турбине. Насос и двигатель обычно состоят из вращающихся лопаток без уплотнений и обычно размещаются рядом. Передаточное отношение может изменяться с помощью дополнительных вращающихся лопаток, эффект подобен изменению шага винта самолета .

Гидротрансформатор в большинстве автомобильных автоматических коробок передач, само по себе, гидродинамическая трансмиссия. Гидродинамические трансмиссии используются во многих пассажирских рельсовых транспортных средствах, в которых не используются электрические трансмиссии. В этом приложении преимущество плавной подачи мощности может перевесить снижение эффективности, вызванное потерями энергии турбулентности в жидкости.

См. Также [ править ]

  • Подшипник редуктор
  • Цепной привод
  • Схватить
  • Эпициклическая передача
  • Гидравлическая трансмиссия
  • Механическая коробка передач
  • Трансмиссия мотоцикла
  • Гидротрансформатор
  • Раздаточная коробка

Примечания [ править ]

  1. ^ В американском английском, коробка передач может быть любым корпусом, содержащим зубчатую передачу , даже только одну пару конических шестерен; Трансмиссия - это тип коробки передач, которая используется для динамического изменения отношения скорость-крутящий момент, например, в автомобиле, и автоматические трансмиссии обычно называются только этим именем, хотя механические трансмиссии часто называют коробками передач.

Ссылки [ править ]

  1. ^ JJ Uicker; Г. Р. Пеннок; Дж. Э. Шигли (2003). Теория машин и механизмов (3-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780195155983.
  2. ^ Б. Пол (1979). Кинематика и динамика плоских машин . Прентис Холл.
  3. ^ Stiesdal Хенрик (август 1999), Ветровая турбина: Компоненты и эксплуатации (PDF) , извлекаются 2009-10-06
  4. ^ Musial, W .; Butterfield, S .; Макнифф, Б. (май 2007 г.), Повышение надежности коробки передач ветряных турбин (PDF) , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2012 г. , получено 2 июля 2013 г.
  5. ^ «Эксперты предсказывают, что девяти-, 10-ступенчатые коробки передач будут доминировать в Северной Америке» . Автонеделя. 13 мая 2013 года.
  6. ^ "Ford и GM работают вместе над новыми девяти-, 10-ступенчатыми коробками передач" . Автонеделя. 15 апреля 2013 г.
  7. ^ "Часто задаваемые вопросы о практических экзаменах по вождению" . Dvtani.gov.uk. 2009-10-04. Архивировано из оригинала на 2010-11-14 . Проверено 29 апреля 2014 .
  8. ^ «Викторианские ограничения для водителей-испытателей» . Vicroads.vic.gov.au. 2014-01-14. Архивировано из оригинала на 2014-08-01 . Проверено 29 апреля 2014 .
  9. ^ «Transportlīdzekļu vadītāja tiesību iegūšanas un atjaunošanas kārtība un vadītāja apliecības izsniegšanas, apmaiņas, atjaunošanas un iznīcināšanas kārtība» (на латышском языке). Likumi.lv . Проверено 29 апреля 2014 .
  10. ^ «Все трансмиссии Pro» . Все трансмиссии Pro . Проверено 10 июля 2018 .
  11. ^ "2013 Subaru Impreza Wagon AWD" . fueleconomy.gov . Проверено 29 ноября 2013 года .
  12. ^ «5 трансмиссий - Стоимость, эффективность и внедрение технологий экономии топлива для легких транспортных средств» . www.nap.edu . Проверено 26 июля 2020 .
  13. ^ «Исследования по точному управлению включением электрогидравлического привода сцепления» . www.sae.org . 11 апреля 2005 . Проверено 26 июля 2020 .
  14. ^ "Активация трансмиссии" (PDF) . www.fte-automotive.com . Проверено 26 июля 2020 .
  15. ^ "Ручная коробка передач" . www.autozine.org . Проверено 26 июля 2020 .
  16. ^ "Ручная трансмиссия против автоматической: изменение, о котором нужно знать | Блог RepairSmith" . 6 мая 2020.
  17. ^ "ConAct®" . www.zf.com .
  18. ^ «Прямо из Формулы 1» . www.magnetimarelli.com . Проверено 26 июля 2020 .
  19. ^ «Введение в системы автоматической передачи» . www.tranzmile.com . Дата обращения 1 августа 2020 .
  20. ^ Ван, Марк (2019). "Техникум AutoZine, Механическая коробка передач" . autozine.org . Проверено 17 ноября 2020 .
  21. ^ «Как переключать передачи на мотоцикле» . wikiHow . 21 сентября 2020 . Проверено 17 ноября 2020 .
  22. ^ "Следующая смена: Руководство без сцепления" . autonews.com . Проверено 29 февраля 2020 .
  23. ^ "1993 Ferrari Mondial T Cabriolet Valeo" . Принесите трейлер . Октябрь 2018 . Дата обращения 18 ноября 2020 .
  24. ^ «Мотоцикл Yamaha TT-R110E Trail 2021 года - Фотогалерея, видео, характеристики, характеристики, предложения, инвентарь и многое другое» . www.yamahamotorsports.com .
  25. ^ «Как сделать любой велосипед АВТОМАТИЧЕСКИМ - YouTube» . www.youtube.com .
  26. ^ "Geartronics - Электронные системы последовательной коробки передач - Профессиональная система переключения передач" . www.geartronics.co.uk .
  27. ^ "Полуавтоматические системы" .
  28. ^ «Компоненты управления для гоночных серий снижают стоимость, улучшают конкуренцию» .
  29. ^ «История„лопастного сдвига » . lemans.org . 2011-02-21 . Проверено 16 февраля 2020 .
  30. ^ "Феррари F1-89" . ferrari.com . Архивировано из оригинала на 2013-09-27 . Проверено 15 февраля 2020 .
  31. ^ «Редукторные технологии» . www.drivingfast.net . 27 октября 2016 . Дата обращения 2 января 2020 .
  32. ^ «Как работают последовательные коробки передач» . www.howstuffworks.com . 4 апреля 2003 . Дата обращения 2 января 2020 .
  33. ^ Маршалл Брейн. «Как работают последовательные коробки передач» . Howstuffworks.com . Проверено 2 июля 2013 года .
  34. ^ «Как работают последовательные коробки передач» . www.howstuffworks.com . 4 апреля 2003 . Дата обращения 2 января 2020 .
  35. ^ "BMW M3 SMG - Краткий дорожный тест - Авто обзоры" . Автомобиль и водитель. Архивировано из оригинала на 2009-04-08 . Проверено 29 августа 2011 .
  36. ^ "14-ступенчатая втулка Rohloff" . Rohloff.de . Проверено 29 апреля 2014 .
  37. ^ Бен Coxworth (13 марта 2013). «Коробка передач с уплотнением шестерни предлагает альтернативу этим проклятым переключателям» . Гизмаг.
  38. ^ Matt Wragg (6 июня 2012). "Шестерня P1.18 Коробка передач: первая поездка" . Pinkbike.
  39. ^ "Механизмы" . Шестерня . Проверено 29 апреля 2014 .
  40. ^ "Трансмиссия - трансмиссии: переключение мощности на коробку передач" (PDF) . AMS . НеофициальныйBMW.com. Сентябрь – октябрь 2003 г. Архивировано 17 июля 2011 г. (PDF) из оригинала . Проверено 31 октября 2009 года .
  41. ^ «Коробки передач с двойным сцеплением с автоматическим переключением передач готовы унаследовать от традиционных трансмиссий благодаря сочетанию эффективности и удобства» (PDF) . AEI-online.org . DCTfacts.com. Июнь 2009 г. Архивировано 7 октября 2011 г. из оригинального (PDF) . Проверено 31 октября 2009 года .
  42. ^ "Porsche Doppelkupplung (PDK)" . Porsche.com. Архивировано из оригинала 5 декабря 2008 года . Проверено 31 октября 2009 года .
  43. ^ "Бесступенчатая трансмиссия Prius " " . Prius.ecrostech.com. 2001-10-10 . Проверено 29 апреля 2014 .
  44. ^ https://www.autoblog.com/2015/11/30/what-is-direct-drive-gear/
  45. ^ https://www.caranddriver.com/news/a28903274/porsche-taycan-transmission/
  46. ^ https://etmpower.com/learn-more/what-is-a-direct-drive-motor/#:~:text=Direct%20Drive%20motors%20are%20simply,to%20achieve%20the%20needed%20torque .
  47. ^ https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/in_wheel_motor.html#:~:text=In%20conventional%20EV%20models%2C%20the,terms%20of%20sound%20and%20vibration .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Харальд Наунхеймер; Питер Фьеткау; Г. Лехнер (2011). Автомобильные трансмиссии: основы, выбор, конструкция и применение (2-е изд.). Springer. DOI : 10.1007 / 978-3-642-16214-5 . ISBN 9783642162138.

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с передачами, на Викискладе?
  • Трансмиссия (инженерия) в Британской энциклопедии
  • Ручная передача на YouTube WeberAuto 23.09.2012
  • Типы трансмиссии и коробки передач опубликованы на Aut omobile Informer for Knowledge.
  • Американская ассоциация производителей шестерен