Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы
Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.
Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач – это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.
Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.
С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.
Виды трансмиссий
Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:
1. Механическая коробка переключения передач
2. Автоматическая коробка переключения передач
3. Роботизированная коробка переключения передач
4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач
Разберем подробнее каждый тип коробки.
Механическая коробка передач (Механика, МКПП)
Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.
История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.
Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.
Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.
Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.
Плюсы МКПП:
· Простая и надежная конструкция
· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья
· Движение в экономичном режиме
· Недорогое обслуживание
Минусы МКПП:
· Неудобство управления в сложном городском режиме
Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)
Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.
Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.
Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента – это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.
Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.
Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.
Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.
Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.
Плюсы АКПП:
· Комфорт и удобство управления
· Способность менять передачи при полной мощности двигателя
· Плавность хода во время переключения передач
· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи
Минусы АКПП:
· Стоимость и периодичность обслуживания
· Больший расход топлива
· Низкий КПД
· Меньшая динамика автомобиля
Роботизированные коробки передач (Роботы)
Роботизированная коробка передач – это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.
Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.
В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.
Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.
Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.
В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:
· С мокрым сцеплением – используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.
· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.
Плюсы Робота:
· Плавность переключения и хода
· Высокий КПД
· Экономичный расход топлива
· Высокая динамика
· Возможность выбора режима работы трансмиссии
Минусы Робота:
· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям
Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)
Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.
К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.
Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.
Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.
Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT – это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем – сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.
Плюсы Вариатора:
· Переключение передач происходит незаметно, без рывков
· Экономичный расход топлива
· Высокая динамика
Минусы Вариатора:
· Несовместимость с мощными моторами
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке
Итог.
Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.
Виды коробок передач – устройство, цена, принцип работы🥇
Каждый водитель так или иначе слышал о существовании в автомобиле такой системы, как коробка передач. Те, кто разбирается в строении автомобиля немного лучше, знают, что коробок передач есть как минимум несколько типов.
Читай также: Как ездить на автомате: инструкция как правильно трогаться и тормозить
Сама коробка передач служит для того, чтобы передавать крутящий момент с двигателя на колеса. Благодаря коробке передач, автомобиль всегда может ехать в режиме оптимальной тяги и скорости.
Помимо всего прочего, коробка передач позволяет автомобилю ездить задним ходом. В случае если вы хотите остановить автомобиль, но при этом не глушить двигатель, коробка передач помогает временно прервать связь между колесами и двигателем, когда вы переводите рычаг переключения КПП в нейтральный режим.
На сегодняшний день существует несколько видов коробок передач, которые среди автомобилистов условно делят на механические и автоматические.
Какие бывают коробки передач
Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos
Читай также: Что такое Типтроник: принцип работы, плюсы и минусы
Все трансмиссии можно поделить на 4 основных группы:
- Механическая коробка переключения передач
- Автоматическая коробка переключения передач
- Роботизированная коробка переключения передач
- Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач
Отметим, что среди автолюбителей автоматическую, роботизированную и вариативную коробку передач относят к одному типу коробок – автоматическому (когда коробка сама переключает передачи), хотя с технической точки зрения это не совсем верно.
Механическая коробка передач (Механика, МКПП)
Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia
Читай также: Почему нельзя буксировать машину с АКПП: видео
Самый простой механизм для изменения крутящего момента, который передается с двигателя на колеса – это МКПП. Современные коробки представляют собой набор шестеренок, которые приводят в зацепление специальные валы. Если говорить о видах механических коробок передач, то они бывают двухвальные и трехвальные.
Плюсы МКПП:
- Надежность и простота
- Более удобное управление автомобилем на бездорожье
- Возможность двигаться в максимально экономичном режиме
- Минимальная стоимость обслуживания
Минусы МКПП:
- Низкое удобство управления коробкой в режиме города
Коробка передач автомат (Гидротрансформатор, АКПП)
Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia
Читай также: Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
Классическую автоматическую коробку передач еще иногда называют гидротрансформатором. Такое название пошло от того, что коробка передает (трансформирует) крутящий момент двигателя при помощи специального диска, наполненного жидкостью (маслом).
Такая коробка передач считается наиболее надежной среди своих одноклассников.
Плюсы АКПП:
- Повышенные удобство и комфорт в сравнении с МКПП
- Можно менять передачи на максимальной мощности двигателя
- Трогание с места и переключение передач на ходу достаточно плавное
- Двигатель защищен от перегрузок при выборе не той передачи.
Минусы АКПП:
- Покупка и обслуживание АКПП дороже, чем МКПП
- Увеличенный расход топлива
- Низкий КПД, за счет потери крутящего момента
- Ухудшение динамики автомобиля
Коробка передач робот
Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia
Читай также: Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать
Своего рода роботизированная КП является усовершенствованной МКПП. Так, в данном типе коробки к классической МКПП добавили два сервопривода, которые отвечают за выжим сцепления и выбор передачи. По задумке, робот должен был сохранить все удобства МКПП и прибавить к ним простоту использования АКПП.
Впервые в серию коробка пошла относительно недавно: в 2003 года Volkswagen установил такую коробку на спортивный Golf 4 R32. Роботизированные КП имеют два сцепления, а передачи поделены на четные и нечетные. Так, когда автомобилю необходимо перейти с одной передачи на другую, одно сцепление размыкается, а второе замыкается.
Сами же роботизированные коробки можно поделить на два типа:
- С мокрым сцеплением (авто с крутящим моментом больше 350 Нм).
- С сухим сцеплением (авто с крутящим моментом ниже 350 Нм).
Плюсы Робота:
- Плавность и скорость переключений
- Высокий КПД
- Небольшой расход топлива
- Хорошая динамика автомобиля
Минусы Робота:
- Надежность конструкции
- Стоимость ремонта и обслуживания
- Чувствительность к сильным нагрузкам и перегреву.
Коробка передач вариатор
Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos
Читай также: Как правильно тормозить двигателем
Вариаторная коробка передач (CVT) появилась вследствие развития идеи классической АКПП. Главный упор на такие коробки сейчас делают японские производители: Nissan, Subaru и Toyota.
Необходимость развития данного типа КПП была обусловлена особыми условиями движения по городу. Так классическая АКПП постоянно переключала передачи, в то время как вариатор был более подходящим решением для езды в городе.
В данной коробке применены два раздвижных шкива, которые могут менять натяжение и положение ремня. Управление шкивами полностью осуществляет компьютер.
Плюсы Вариатора:
- Переключение передач происходит незаметно
- Малый расход топлива при грамотной настройке коробки
- Неплохие показатели динамики
Минусы Вариатора:
- Небольшой ресурс (невозможность установки с мощными двигателями)
- Проблемность и стоимость обслуживания
- Множество датчиков, которые не отличаются особой надёжностью
- Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке
Подпишись на наш Telegram-канал, если хочешь первым узнавать главные новости
Вам также может быть интересно:
- Как правильно тормозить двигателем
- Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
- Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать
- Теги:
- АКПП
- коробка передач
- робот
- МКПП
- вариатор
6 типов промышленных редукторов и их наиболее частое использование
6 типов промышленных редукторов и их наиболее типичное использование
Дата: 30 октября 2017 г.
Промышленный редуктор представляет собой закрытую систему, передающую механическую энергию на выходное устройство. Коробки передач могут изменять свою скорость, крутящий момент и другие параметры для преобразования энергии в пригодный для использования формат. Редукторы используются в различных устройствах для самых разных целей. Эти машины могут замедлять скорость вращения для увеличения крутящего момента и скорости. Далее будут объяснены некоторые из различных типов промышленных редукторов и то, как они обычно используются.
Цилиндрический редуктор
Цилиндрический редуктор является маломощным потребителем и имеет компактные размеры. Это оборудование используется для широкого спектра промышленных применений, но, как правило, в тяжелых условиях эксплуатации. Винтовой редуктор популярен в производстве пластмасс, цемента, резины и других тяжелых промышленных установок. Это полезно в дробилках, экструдерах, охладителях и конвейерах, которые являются приложениями с низким энергопотреблением.
Винтовой редуктор уникален тем, что он фиксируется под углом, который при движении позволяет большему количеству зубьев взаимодействовать в одном направлении. Это обеспечивает постоянный контакт в течение заданного периода времени. Винтовой редуктор экструдера используется, когда необходимо максимизировать жесткость на кручение и обеспечить низкий уровень шума. Экструзионные редукторы используются в производстве пластмасс и в машинах, требующих большой механической мощности.
Коаксиально-цилиндрический рядный редуктор
Коаксиально-цилиндрический редуктор идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации. Коаксиальные спиральные ряды известны своим качеством и эффективностью. Они изготавливаются с высокой степенью спецификации, что позволяет максимально увеличить нагрузку и передаточное число.
Коническо-цилиндрический редуктор
Важнейшей особенностью этого типа редуктора является изогнутый набор зубьев, расположенных на конусообразной поверхности рядом с ободом узла. Коническо-винтовой редуктор используется для обеспечения вращательных движений между непараллельными валами. Они обычно используются в карьерах, в горнодобывающей промышленности и на конвейерах.
Косозубый редуктор
Косозубый косозубый редуктор отличается жесткой и монолитной конструкцией, что делает его пригодным для использования при больших нагрузках и других применениях. Эти промышленные редукторы обладают механическими преимуществами, если они установлены на правильном выходном валу двигателя. Они легко настраиваются в зависимости от количества зубов и шестерен. Поэтому обычно можно найти подходящий для ваших нужд.
Червячные редукторы
Червячные редукторы используются для работы в тяжелых условиях. Червячные редукторы применяют, когда требуется повышенное снижение скорости между непересекающимися валами со скрещенными осями. В этом типе промышленного редуктора используется червячное колесо большого диаметра. Червяк или винт входит в зацепление с зубьями на периферийной части редуктора. Вращательное движение червяка заставляет колесо двигаться аналогично из-за винтового движения. Большинство этих промышленных редукторов используются в тяжелой промышленности, такой как производство удобрений, химикатов и полезных ископаемых.
Планетарный редуктор
Планетарный редуктор идеален благодаря своей долговечности, точности и отличной функциональности, а также отличается высокой точностью применения. Этот тип редуктора увеличивает срок службы вашего оборудования и оптимизирует производительность. Планетарные редукторы бывают сплошного полого формата или с различными вариантами монтажа, включая фланец, вал или опору.
Для получения дополнительной информации о промышленных редукторах
В Amarillo Gear Service мы работаем с нашими клиентами, чтобы их промышленные редукторы оставались в рабочем состоянии в течение всего срока их службы. Мы гарантируем, что каждая единица, которую мы отремонтируем и отремонтируем, покинет наши объекты практически в новом состоянии. Если мы замечаем потенциальные причины сбоя на этапе ремонта, мы немедленно уведомляем клиентов. В результате многие из наших промышленных редукторов работают лучше после их возврата и менее подвержены повреждениям или дальнейшим проблемам.
Amarillo Gear Service является подразделением компании Amarillo Gear Company, которая непрерывно работает с 1917 года. Если вам нужен недорогой и качественный ремонт или замена коробки передач, обратитесь к специалистам Amarillo Gear Service в Амарилло, штат Техас. Вы можете позвонить нам по телефону (806) 622-1273 или связаться с нами по электронной почте, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах по ремонту редукторов Amarillo Gear™ и Marley™. Мы будем рады рассказать вам больше о регионах, которые мы обслуживаем, и о качестве работ, которые мы можем обеспечить при ремонте или обновлении вашего привода.