Повышенная передача. Повышающая передача автомобиля

Cтраница 1

Повышающая передача (согласующий редуктор) служит для обеспечения нормальной совместной работы дизеля и гидротрансформатора.  

Повышающая передача состоит из двух шестерен 8 и 14, соединяющих валик регулятора с кулачковым валом насоса. Применение повышающей передачи улучшает работу регулятора на малой частоте вращения коленчатого вала.  

Повышающие передачи (мультипликаторы) для центробежных компрессоров, приводимых от электродвигателей с синхронной скоростью вращения 3000 или 1500 об / мин, имеют, как правило, одну пару зубчатых колес шевронного типа. Повышающая передача является ответственным механизмом, сложным в изготовлении.  

Повышающая передача делителя включается при перемещении синхронизатора влево. В этом случае шестерня 3 блокируется синхронизатором на ведущем валу делителя, а крутящий момент передается с шестерни 3 на шестерню / промежуточного вала и далее на промежуточный вал коробки передач. При этом происходит уменьшение передаваемого крутящего момента на передаточное число делителя и частота вращения возрастает на такую же величину. Это дает возможность работать автомобилю при небольших нагрузках с повышенной скоростью движения, что способствует экономии топлива.  

Для повышающих передач необходимо подставлять в расчетные уравнения 1, для понижающих - u l и соответствующую этим передаточным числам частоту вращения зубчатых колес.  

Отсутствие повышающих передач на шпиндель способствует более плавной его работе в условиях переходных процессов, что особенно важно для высокоточных станков. Таким образом, структура и конструктивные особенности коробки скоростей должны учитывать динамические процессы в приводе, особенно при режимах работы с частыми включениями станка.  

Промежуточной повышающей передачей между двигателем и компрессорной машиной служит обычно зубчатая передача с косым или шевронным зубом. В последнее время нашли применение соосные передачи планетарного типа, которые позволяют существенно уменьшить площадь, занимаемую компрессорным агрегатом.  

Плохая работа повышающих передач - вибрации, шум - объясняется тем, что при одинаковой ошибке изготовления двух сцепляющихся колес ведущее колесо большего диаметра (в ускорительной передаче) вызывает большие угловые ускорения на малом ведомом колесе, тогда как в понижающей передаче положение обратное.  

Дальнейшее включение четырех повышающих передач происходит аналогично включению четырех понижающих передач.  

Коробка передач имеет одну повышающую передачу и переделывается из коробки передач двигателя ГАЗ-51А путем изменения зубчатых зацеплений.  

В механическую часть гидропередачи входят: повышающая передача первой и второй ступеней, реверс-режимная передача, которая осуществляется при помощи шестерен реверс-режимного и раздаточного валов путем включения соответствующей направлению движения и режиму работы муфты. Включение муфт происходит при помощи сервоцилиндров двойного действия через систему рычагов.  

В механическую часть гидропередачи входят: повышающая передача первой и второй ступеней, реверс-режимная передача, которая осуществляется при помощи зубчатых колес реверс-режимного и раздаточного валов путем включения соответствующих направлению движения и режиму работы муфт. Включение муфт происходит при пОмощи сервоцилиндров двойного действия через систему рычагов. Гидравлическая и механическая части гидропере - - дачи расположены в общем корпусе, состоящем из пяти различных частей, соединенных болтами.  

Смазка подшипников компрессора и электродвигателя, а также повышающей передачи обычно циркуляционная, от зубчатого насоса, встроенного в редуктор. Для подачи смазки при пуске и остановке машины служит специальный пусковой насос.  

Владельцам автомобилей с АКПП будет интересно узнать, что такое овердрайв и как его использовать.

Несмотря на то что любая коробка перемены передач, изменяющая передаточное отношение в соответствии со скоростью движения автомобиля и оборотами двигателя без непосредственного вмешательства водителя, может называться автоматической (АКПП), это название закрепилось только за гидромеханической планетарной коробкой перемены передач. Хотя в последние несколько десятков лет появились машины с автоматическим переключением передач механических коробок, имеющих электромеханические или электропневматические исполнительные устройства, их не называют «автомат». Для них придумали называние «робот». Вариатор же вовсе не является коробкой перемены передач, так как не имеет набора ступеней с фиксированным передаточным отношением, а плавно меняет его по мере необходимости, поэтому относится к бесступенчатой трансмиссии.

Повышающая передача

Рассмотрим автомат автомобиля, который имеет 3 передачи и овердрайв. Причем третья ступень всегда прямая, то есть ее передаточное отношение равно 1. А овердрайв в АКПП – это повышающая ступень с передаточным отношением меньшим 1. Чтобы было понятнее о чем идет речь, рассмотрим механику. В механической коробке четвертая скорость – прямая, а пятая – повышающая. Это значит, что вторичный вал вращается быстрее первичного. Автомат тоже имеет повышающую ступень. И включаться она должна в тех же случаях, что и в механической коробке, то есть по окончании разгона и достижения автомобилем достаточной скорости. Обычно автомат включает овердрайв на скорости более 50 км/час, как только водитель ослабит нажим на педаль акселератора.

Водитель может включать или выключать режим overdrive. Для этого на рычаге селектора АКПП имеется кнопка с надписью O/D on/off. Включенный overdrive не имеет световой индикации, а при его отключении на щитке приборов загорается желтая надпись O/ D off . Выключить этот режим можно также, нажав педаль акселератора до пола. Так включается режим АКПП kick down, во время действия которого автомат переключается на низшую передачу и устанавливает режим запрета включения режима овердрайв. Чтобы не запоминать, в каком положении должна быть кнопка при включенном и выключенном овердрайве, ориентируйтесь по световой индикации. Светящаяся надпись O/D off говорит о том, что АКПП не будет включать повышающую передачу ни при каких условиях.

Для включения овердрайва используется та же кнопка, что и для выключения. Если надпись погасла, значит режим включился, и АКПП ждет подходящих условий, чтобы перейти на повышающую передачу.

Когда необходимо выключать овердрайв

Овердрайв в городе

Нужно ли выключать режим овердрайв в городе? На этот счет существует два диаметрально противоположных мнения, которые вместе с аргументацией той и другой стороны мы сейчас и приведем.

Мнение первое – в городе этот режим необходимо выключать. Объясняется это тем, что по городу в отличие от автострады невозможно длительное время двигаться с постоянной скоростью, поэтому коробка не сможет большую часть времени работать на повышающей передаче. Происходит это из-за большого количества других участников движения и светофоров. А так как автомобиль не может долго двигаться на повышающей передаче, его автомат совершает большое количество переключений скоростей и блокировок гидротрансформатора. Поэтому, во-первых, возрастает расход топлива, во-вторых, увеличивается износ деталей и узлов АКПП.

Мнение второе, как нетрудно догадаться, заключается в том, что режим, повышающий передаточное отношение АКПП, не нужно выключать. Аргумент водителей, использующих режим овердрайв в городе следующий. В городском цикле автомат совершает больше переключений, чем на трассе независимо от того, включен овердрайв или нет. Аналогично обстоят дела и с расходом топлива, который при одинаковом стиле езды в одно и то же время года по городу выше, чем на автостраде. Поэтому движение на повышающей передаче хоть немного да сократит расход топлива.

Работа коробки с включенной IV ступенью

Если овердрайв не выключен, то при разгоне автомобиля коробка последовательно переключает передачи с I до IV.

Во время работы повышающей ступени включается блокировка гидротрансформатора. В этот момент можно ощутить небольшой толчок, который некоторые автолюбители ассоциируют с переходом на повышающую передачу.

Хотя этот толчок и не является следствием перехода в овердрайв, его наличие косвенно подтверждает переключение коробки на повышающую ступень. Во время торможений происходит разблокировка гидротрансформатора и переключение на низшие передачи.

Зачем нужна повышающая ступень

Овердрайв нужен для более комфортного и экономного передвижения на дальние расстояния. Его следует включать в следующих условиях:

Другие режимы работы автомата

Рукояткой селектора можно выбрать следующие режим работы:

1. P (parking) – Парковка. В этом режиме механически блокируется промежуточный вал коробки, что приводит к торможению ведущих колес. Пуск двигателя обычно возможен только в этом режиме.
2. R (rear) – Задний ход.
3. N (neutral) – Нейтраль. В этом режиме допускается буксировка автомобиля на небольшие расстояния.
4. D (drive) – Движение вперед. Обычно работают все ступени трансмиссии.
5. 2 – диапазон пониженных передач (1 и 2 или только 2) для езды по снегу или по грязи.
6. S (snow) – помогает двигаться в режимах пониженного коэффициента сцепления с дорожным полотном.
7. L (low) или 1 – второй пониженный диапазон (только 1 ступень).

Передаточное отношение

Передаточное число зубчатой передачи вычисляется, как отношение числа зубцов ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Оно показывает, во сколько раз момент силы на ведомом валу больше чем на ведущем и обратно пропорционально отношению угловых скоростей ведомого и ведущего валов. Иными словами, передаточное отношение ниже единицы, которое имеет овердрайв, говорит о том, что момент силы на вторичном валу коробки меньше чем на первичном. А скорость вращения вторичного вала напротив больше чем первичного.

Повышающая передача представляет собой ускоренную передачу. В том случае, если эта передача включена, карданный вал вращается быстрее, чем коленчатый вал двигателя.
Используемая главным образом при длительном движении автомобиля с высокой скоростью, повышающая передача обеспечивает наилучшую экономию топлива, уменьшает износ двигателя и снижает уровень шумов.

В настоящее время системы повышающих передач чаще всего устанавливаются в коробках передач. Это относительно недорогое устройство обеспечивает еще одну передачу, и если применяется четырехступенчатая коробка передач, пятая передача будет повышающей.
В прошлом во многих трех- и четырехступенчатых коробках передач устанавливалась отдельная повышающая передача, обычно в качестве опции, и она располагалась над коробкой передач. Наиболее широко использовалось устройство Laycock, которое было модификацией устройства Normanville. Именно этот тип мы и рассмотрим в данной главе.
Устанавливаемая или в задней части удлинителя коробки передач, или в передней части главной передачи, повышающая передача участвует в передаче мощности при всех передачах. Это означает, что она достаточно прочная для того, чтобы выдерживать крутящий момент, развиваемый на низких передачах.
Располагающаяся в этих местах, повышающая передача может также находиться в зацеплении, когда выбран набор промежуточных шестерен в основной коробке передач. Такое устройство обеспечивало превращение обычной трехступенчатой коробки передач в пятиступенчатую. Для дорожных условий, для которых высшая передача была слишком высокой, а вторая передача была слишком низкой, можно было выбрать вторую передачу и повышающую передачу, чтобы получить передаточное число, промежуточное между основными передаточными числами. Срабатывающая от электрического переключателя, повышающая передача могла быть быстро включена без использования сцепления. Крутящий момент, развиваемый низкими передачами, был слишком большим для узла повышающей передачи, поэтому устанавливался внешний переключатель блокировки для отключения повышающей передачи при работе передачи заднего хода и задней передачи.

Повышающая передача типа Laycock

В этом типе повышающей передачи используется простой планетарный механизм, который обеспечивает прямую или повышающую передачу и управляется электрогидравлически. Управляемая водителем электрическая система активизирует гидравлическую систему, перемещая конусную муфту вперед и назад, а также удерживая или обеспечивая привод солнечной шестерни.
Устройство повышающей передачи изображено на рис. 8.1. Привод прикладывается к водилу планетарного механизма, а солнечная шестерня, устанавливаемая на подшипнике входного вала, может быть соединена при помощи фрикционной конической муфты с кольцевой шестерней или корпусом.

Механическая коробка передач (МКП) - механизм изменения крутящего момента, передаваемого с вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса автомобиля. От прочих типов отличается тем, что в МКП передачи переключаются вручную или полуавтоматически (при использовании сервоприводов сцепления или гидромуфты). Наиболее распространенный тип. Отличается долговечностью, простотой обслуживания и наибольшим КПД.

Принцип действия и назначение

Необходимость применения обусловлена разницей частоты вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля, не позволяющей соединять ведущие колеса напрямую с коленвалом. Двигатели внутреннего сгорания имеют определенный диапазон частоты вращения коленвала - от 500, до 9000 об/мин, а частота вращения ведущих колес автомобиля колеблется от 0 до 1800 об/мин. Служит для повышения или понижения частоты вращения валов механизмов трансмиссии, а также для обеспечения оптимального крутящего момента ведущих колес. Наибольший крутящий момент ДВС выдают при средних и высоких оборотах - от 3000 до 7000 об/мин. Позволяет наилучшим образом использовать возможности двигателя, сообразуя их со скоростью передвижения автомобиля.
Изменение частоты вращения и крутящего момента в происходит посредством ступенчатого изменения передаточного отношения пар шестерен. При начале движения водитель включает первую передачу. При этом выбирается пара шестерен с наибольшим передаточным отношением - ведущие колеса крутятся с намного меньшей частотой, чем коленчатый вал двигателя, в то же время крутящий момент на первой передаче будет достаточно высоким, чтобы обеспечить трогание с места, движение в гору или в тяжелых дорожных условиях. При разгоне автомобиля водитель последовательно включает высшие ступени, повышая частоту вращения ведущих колес. На высокой скорости водитель включает прямую передачу, при которой частота вращения колес определяется передаточным отношением главной передачи ведущего моста. В некоторых автомобилях оснащается повышающей передачей, при которой частота вращения колес будет еще больше (но в любом случае ниже, чем частота вращения коленчатого вала ДВС) при понижении тягового усилия двигателя (в этом режиме движения используются силы инерции).
Помимо этого назначение состоит еще в возможности плавного понижения скорости движения - выбором низших передач, и в длительном разъединении работающего двигателя от механизмов трансмиссии при кратковременных стоянках автомобиля.

Устройство

МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением , которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта , но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.
Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.
Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор . На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов - трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).
В трехвальной коробке установлены три вала - первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный - с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно - передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга.
На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного - так происходит включение передачи.
На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.
Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.

Муфта переключения

На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.
На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.
Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны соединены с рычагом. Поскольку муфт две (в четырехступенчатой коробке, в шести- или восьмиступенчатой муфт больше), в предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.
При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.

Синхронизированные МКП

При переключении передач на ходу наибольшую нагрузку принимают на себя поверхности зубьев шестерен, находящихся в зацеплении, и боковые зубчатые венцы шлицевых муфт и шестерен вторичного вала. Это происходит из-за несовпадения частоты вращения зубчатых венцов относительно друг друга. В результате передачи включаются со скрежетом, венцы и зубья шестерен испытывают разрушительные ударные нагрузки. При большом несовпадении частоты вращения включение передачи вообще невозможно.
Для преодоления этого эффекта в тридцатые годы ХХ века были изобретены синхронизаторы - фрикционные конические муфты, располагающиеся по бокам шлицевых муфт. Приближаясь к зубьям венца шестерни вторичного вала, бронзовый конус синхронизатора, установленный в муфте, входит в конусный паз на шестерне, за короткое время за счет сил трения выравнивает скорость вращения муфты и шестерни. В этот момент синхронизатор блокирует перемещение муфты. Когда скорости вращения выравниваются, перемещение разблокируется, зубчатый венец муфты входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни вторичного вала - переключение передачи происходит бесшумно и плавно. Синхронизаторы увеличивают время переключения передач, но это увеличение столь несущественно, что его трудно заметить. Вместе с тем синхронизированные МКП намного долговечней и комфортней в работе, чем не синхронизированные.
В недорогих массовых автомобилях применяются частично синхронизированные МКП, в которых синхронизаторы не устанавливаются в муфту включения заднего хода (пример - автомобили ВАЗ «классической» серии). В прошлом синхронизаторы устанавливались только в муфту включения высших передач (пример - автомобиль «Газ 21», в котором синхронизированы были только 2-я и 3-я передачи 3-ступенчатой МКП).

«Задний ход»

Для реализации возможности движения автомобиля задним ходом в двухвальные и трехвальные МКП устанавливают еще один промежуточный вал и пару шестерен промежуточного и вторичного вала, которая не находится в постоянном зацеплении. При этом шестерня заднего хода на вторичном валу единственная, которая жестко насажена на вал (через шлицевое соединение).
Включение передачи заднего хода происходит без применения муфты - поэтому эта передача, как правило, оказывается не синхронизированной (синхронизаторы заднего хода устанавливаются в двухвальные М). Перемещая рычаг переключения передач, водитель воздействует на соответствующий ползун, который перемещает вал заднего хода и вводит в зацепление с шестернями промежуточного вала и вторичного вала специальную шестерню. Образуется сочленение нечетного количества шестерен - трех. В результате вторичный вал начинает вращаться в обратную сторону.
Суммарное передаточное отношение шестерен заднего хода обычно больше, чем пары шестерен первой передачи, поэтому задний ход самый тихоходный, но и самый «тяговитый» режим движения автомобиля.

Прямая передача

В трехвальных коробках высшей передачей является прямая передача. Она названа прямой, потому что муфта переключения входит в зацепление с зубчатым венцом не вторичного вала, а с венцом шестерни первичного вала. В результате частота вращения вторичного вала совпадает с частотой вращения маховика двигателя (и, соответственно, коленчатого вала). Частота вращения ведущих колес при этом определяется передаточным соотношением конических шестерен главной передачи.
Движение на прямой передаче - наиболее оптимальный режим движения автомобиля с точки зрения эксплуатационных расходов и износа механизмов трансмиссии. В этом режиме двигатель потребляет меньше топлива, работает в оптимальном тепловом режиме, МКП подвержена наименьшему износу из-за отсутствии нагрузки на шестерни.
Прямой передачи нет в двухвальных М, в которых отсутствует промежуточный вал, а первичный и вторичный валы установлены параллельно. В отличие от трехвальной, здесь шестерни нагружены всегда. Но при этом КПД двухвальной коробки выше, чем трехвальной, поскольку нет потерь на силы трения в промежуточном валу.

Повышающая передача

Повышающая передача (овердрайв) - это пара шестерен промежуточного и вторичного вала, передаточное отношение которой меньше единицы. В результате использования повышающей передачи вторичный вал имеет большую частоту вращения, чем маховик двигателя. Повышающая передача - 5-я или (и) 6-я в большинстве современных легковых автомобилей - включается муфтой, как и все прочие передачи. Ее использование, как правило, не повышает максимальную скорость (она достигается на прямой передаче), но позволяет двигаться на большой скорости при средних оборотах двигателя - соответственно, при меньшем уровне акустического шума и вибраций. Таким образом, применение повышающей передачи больше маркетинговый ход, чем необходимость.