Dispozitivul și principiul funcționării cutiei de viteze

Pentru ca o mașină să se deplaseze pe drum, nu este suficient să ai sub capotă un motor puternic și eficient. Cuplul arborelui cotit trebuie transmis cumva la roțile de antrenare ale vehiculului.

În acest scop, a fost creat un mecanism special - o cutie de viteze. Luați în considerare structura și scopul acesteia, precum și modul în care diferă modificările KP.

Scopul cutiei de viteze

Pe scurt, cutia de viteze este proiectată pentru a transfera cuplul de la unitatea de alimentare la roțile de antrenare. Transmisia convertește, de asemenea, viteza arborelui cotit astfel încât șoferul să poată accelera mașina fără a înlocui motorul la turația maximă.

Acest mecanism este adaptat la parametrii motorului cu ardere internă pentru a maximiza întreaga resursă a motorului fără a deteriora piesele sale. Datorită transmisiei, mașina se poate deplasa atât înainte, cât și înapoi.

Toate mașinile moderne au o transmisie care vă permite să dezactivați temporar cuplajul rigid al arborelui cotit cu roțile motrice. Acest lucru permite mașinii să stea la ralanti, de exemplu, să se apropie fără probleme de un semafor. Acest mecanism vă permite, de asemenea, să nu opriți motorul atunci când mașina se oprește. Acest lucru este necesar pentru a reîncărca bateria și pentru a folosi echipamente suplimentare, cum ar fi un aparat de aer condiționat.

Fiecare propunere comercială trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

• Asigurați tracțiunea automobilului și consumul economic de combustibil în funcție de puterea și volumul motorului;
• Ușor de utilizat (șoferul nu trebuie să fie distras de la drum la schimbarea vitezei vehiculului);
• Nu faceți zgomot în timpul funcționării;
• Fiabilitate și eficiență ridicate;
• Dimensiuni minime (pe cât posibil în cazul vehiculelor puternice).

Dispozitiv pentru cutia de viteze

De-a lungul istoriei industriei auto, acest mecanism a fost modernizat constant, datorită căruia astăzi există o mare varietate de transmisii care prezintă multe diferențe semnificative.

Dispozitivul oricărei cutii de viteze include:

• Locuințe. Conține toate părțile necesare care asigură cuplarea motorului la arborele de antrenare, din care este transmisă rotirea la roți.
• Rezervor de ulei. Întrucât în ​​acest mecanism piesele vin în contact între ele sub o sarcină grea, ungerea asigură răcirea lor și creează o peliculă de ulei care protejează împotriva uzurii premature a angrenajelor.
• Mecanism de transmisie a vitezei. În funcție de tipul cutiei, mecanismul poate include arbori, un set de angrenaje, o cutie de viteze planetară, un convertor de cuplu, discuri de fricțiune, curele și scripete.

Clasificarea KP

Există mai mulți parametri după care sunt clasificate toate casetele. Există șase astfel de semne. În fiecare dintre ele, cuplul este furnizat roții motrice conform propriului principiu și are o metodă diferită de selectare a angrenajului.

Prin transmiterea fluxului de putere

Această categorie include următoarele CP:

• Cutie de viteze mecanică. În această modificare, decolarea puterii este efectuată de o transmisie de viteze.
• Cutie de viteze cu arbori coaxiali. Rotirea este transmisă și printr-un tren de viteze, numai elementele sale sunt realizate într-o formă conică sau cilindrică.
• Planetar. Rotația este transmisă printr-un set de angrenaje planetare, ale cărui angrenaje sunt situate într-un singur plan.
• Hidromecanic. Într-o astfel de transmisie, o transmisie mecanică (de cele mai multe ori de tip planetar) este utilizată împreună cu un convertor de cuplu sau cuplaj de fluid.
• CVT. Acesta este un tip de cutie de viteze care nu utilizează o transmisie în trepte. Cel mai adesea, un astfel de mecanism funcționează împreună cu un cuplaj fluid și o conexiune la curea.

După numărul de arbori principali cu angrenaje

La clasificarea cutiilor de viteze în funcție de numărul de arbori, se disting:

• Cu doi arbori și angrenaj cu o singură etapă a osiei. Aceste transmisii nu au transmisie directă. Cel mai adesea, astfel de modificări pot fi găsite în mașinile cu tracțiune din față. Unele modele cu motoare montate în spate au și o cutie similară.
• Cu trei arbori și angrenaj pe două etape. În această categorie, există versiuni cu arbori coaxiali și non-coaxiali. În primul caz, există o transmisie directă. În secțiune transversală, are dimensiuni mai mici și lungime puțin mai mare. Astfel de cutii sunt utilizate la mașinile cu tracțiune din spate. A doua subcategorie nu are transmisie directă. Practic, această modificare este folosită la vehiculele cu tractiune integrala si la tractoare.
• Cu arbori multipli. În această categorie de cutii de viteze, arbori pot avea un număr de antrenare secvențial sau non-secvențial. Aceste cutii de viteze sunt utilizate în principal la tractoare și mașini-unelte. Acest lucru permite mai multe viteze.
• Fără arbori. Astfel de puncte de control nu sunt utilizate în transportul obișnuit. Printre astfel de modele există versiuni coaxiale și non-aliniate. Sunt utilizate în principal în rezervoare.

Clasificarea cutiei de viteze planetare

Cutii de viteze planetare sunt împărțite după următorii parametri:

• Două, trei, patru sau mai multe grade de libertate atunci când toate elementele de frecare sunt deconectate;
• Tipul de unelte planetare utilizate în mecanism este epiciclic (coroana principală are un aranjament intern sau extern al dinților).

Prin metoda de control

În această categorie, există astfel de căsuțe:

• Manual. În astfel de modele, șoferul selectează angrenajul dorit. Există două tipuri de transmisii manuale: schimbarea se face prin eforturile șoferului sau printr-un servomotor. În ambele cazuri, controlul este efectuat de o persoană, doar a doua categorie a cutiei de viteze are un dispozitiv servo. Primește un semnal de la șofer și apoi setează angrenajul selectat. Mașinile utilizează cel mai adesea un servomotor hidraulic.
• Automat. Unitatea de control electronic determină mai mulți factori (gradul de apăsare a acceleratorului, încărcarea care vine de la roți, viteza arborelui cotit etc.) și pe baza acesteia determină când să acționeze o treaptă de viteză în sus sau în jos.
• Robot. Aceasta este o cutie electromecanică. În ea, angrenajele sunt pornite în modul automat, numai dispozitivul său este ca cel al mecanicii obișnuite. Când transmisia robotică funcționează, șoferul nu participă la schimbarea vitezei. Unitatea de control în sine determină când să angajeze ce viteză. În acest caz, comutarea are loc aproape imperceptibil.

După numărul de angrenaje

Această clasificare este cea mai simplă. În ea, toate casetele sunt împărțite la numărul de angrenaje, de exemplu, patru, cinci șase, etc. Această categorie include nu numai modele manuale, ci și automate.

Tipuri de transmisie

Cea mai comună clasificare este în funcție de tipul casetei în sine:

• Mecanică. În aceste modele, selecția și schimbarea vitezelor se face în întregime de către șofer. Practic este o cutie de viteze cu mai mulți arbori, care funcționează printr-un tren de viteze.
• Mașinărie. Această transmisie funcționează în modul automat. Selecția unei angrenaje adecvate se realizează pe baza parametrilor măsurați de sistemul de control al cutiei de viteze.
• Robotul este un fel de cutie de viteze mecanică. Proiectarea acestei modificări nu este practic diferită de mecanica convențională: are un ambreiaj, iar angrenajele sunt antrenate prin conectarea angrenajului corespunzător la arborele condus. Numai controlul selecției angrenajului este controlat de computer, nu de șofer. Avantajul unei astfel de transmisii este cea mai simplă deplasare posibilă.

Cutii de viteze specifice proiectării

Pe lângă transmisiile cunoscute, în vehicule pot fi utilizate modificări unice. Aceste tipuri de cutii au un design specific, și cu acesta propriul lor principiu de funcționare.

Bezvalnaya KP

Transmisiile care nu utilizează arbori preasamblați sunt numiți fără arbori. În proiectarea lor, au mai multe rânduri de angrenaje amplasate pe două axe paralele. Angrenajele sunt conectate prin blocarea ambreiajelor.

Angrenajele sunt amplasate pe doi arbori. Două dintre ele sunt fixate strâns: pe lider este instalat în primul rând, iar pe sclav - în ultimul. Angrenajele intermediare amplasate pe ele pot juca rolul unui lider sau condus, în funcție de raportul de viteză generat.

Această modificare permite creșterea raportului de transmisie în ambele direcții. Un alt avantaj al unei astfel de transmisii este raza de putere crescută a cutiei. Unul dintre cele mai grave dezavantaje este prezența obligatorie a unui sistem automat auxiliar, cu ajutorul căruia se efectuează schimbări de viteză.

Cutie de viteze nesincronizată

Un alt tip de cutii specifice este unul nesincronizat sau unul în proiectarea căruia nu este prevăzută prezența sincronizatoarelor. Poate fi un tip de plasă permanentă sau de unelte de alunecare.

Pentru a schimba viteza într-o astfel de cutie, șoferul trebuie să aibă o anumită abilitate. El trebuie să poată sincroniza în mod independent rotația angrenajelor și a cuplajelor, determinând timpul de tranziție de la angrenaj la angrenaj, precum și egalizarea vitezei de rotație a arborelui cotit cu acceleratorul. Profesioniștii se referă la această procedură ca rambursare sau stoarcere dublă a ambreiajului.

Pentru a efectua o schimbare lină, șoferul trebuie să aibă experiență în exploatarea unor astfel de mecanisme. Un tip similar de transmisie este instalat la tractoarele, motocicletele americane, uneori la tractoare și mașini sport. În transmisiunile nesincronizate moderne, ambreiajul poate fi omis.

Cutie de viteze pentru came

Casetele de cameră sunt un fel de model nesincronizat. Diferența este forma dinților de ochi. Pentru a îmbunătăți eficiența cutiei de viteze, se utilizează o formă dreptunghiulară sau un profil de came al dinților.

Astfel de cutii sunt foarte zgomotoase, de aceea sunt folosite la vehiculele ușoare, în principal la mașinile de curse. În timpul competiției, nu se acordă atenție acestui factor, dar într-o mașină obișnuită, o astfel de transmisie nu va oferi posibilitatea de a se bucura de plimbare.

KP secvențial

O cutie de viteze secvențială este un tip de transmisie în care downshift sau upshift este efectuat exclusiv cu o etapă. Pentru a face acest lucru, este folosit un mâner sau un comutator de picior (pe motociclete), care vă permite să mutați angrenajul în coș doar o singură poziție la un moment dat.

O transmisie automată precum Tiptronic are un principiu similar de funcționare, dar imită doar acțiunea acestei transmisii. Cutia de viteze clasică secvențială este instalată în mașinile F-1 Viteza de comutare a acestora se efectuează cu schimbătoare de palete.

CP preselectiv

În versiunea clasică, cutia de viteze preselectivă a necesitat o selecție preliminară a treptei următoare înainte de a comuta cutia de viteze. De multe ori părea așa. În timp ce mașina se deplasa, șoferul a pus următorul angrenaj pe selector. Mecanismul se pregătea să se schimbe, dar a făcut acest lucru la comandă, de exemplu, după apăsarea ambreiajului.

Anterior, astfel de cutii de viteze erau folosite în echipamente militare cu o transmisie nesincronizată, fără arbore sau planetară. Astfel de modificări ale cutiei au făcut mai ușor să funcționeze mecanisme complexe până la crearea de cutii mecanice și automate sincronizate.

În prezent se folosește o cutie de preselecție, dar este mai des denumită o transmisie dublă ambreiaj. În acest caz, calculatorul însuși pregătește trecerea la viteza dorită prin conectarea în prealabil a unui arbore adecvat cu angrenajul angajat pe discul fixat. Un alt nume pentru acest tip în designul modern este un robot.

Alegerea cutiei de viteze. Ce e mai bine?

Multe dintre cutii de viteze enumerate sunt utilizate numai pe echipamente speciale sau în mașini-unelte. Principalele cutii de viteze, care sunt utilizate pe scară largă la vehiculele ușoare, sunt:

• Transmisie manuală. Acesta este cel mai simplu tip de transmisie. Pentru ca mișcarea de rotație să fie transmisă de la unitatea de alimentare în arborele cutiei de viteze, se folosește un coș de ambreiaj. Prin apăsarea pedalei, șoferul deconectează arborele de antrenare al cutiei de la motor, ceea ce îi permite să selecteze o viteză adecvată pentru o anumită viteză, fără a dăuna mecanismului.
• Transmisie automată. Cuplul motorului este furnizat printr-o transmisie hidraulică (convertor de cuplu sau ambreiaj hidraulic). Lichidul de lucru acționează ca un ambreiaj în mecanism. Conduce, de regulă, o cutie de viteze planetară. Întregul sistem este controlat de o unitate de control electronică care analizează datele de la mulți senzori și selectează în consecință raportul de viteză. Printre casetele automate, există multe modificări care utilizează scheme de operare diferite (în funcție de producător). Există chiar și modele automate cu control manual.
• Transmisia robotică. Aceste CP au și soiuri proprii. Există tipuri electrice, hidraulice și combinate. În proiectare, robotul este similar practic unei transmisii manuale, doar cu un dublu ambreiaj. Primul furnizează cuplul de la motor la roțile de antrenare, iar cel de-al doilea pregătește automat mecanismul pentru angrenarea următoarei viteze.
• Transmitere CVT. Într-o versiune comună, variatorul este format din două scripete, care sunt interconectate de o centură (una sau mai multe). Principiul funcționării este următorul. Scripetele se mișcă sau se forfecă, determinând deplasarea centurii către un element cu diametru mai mare sau mai mic. Din aceasta se modifică raportul de viteză.

Iată o diagramă de comparație a fiecărui tip de cutie cu avantajele și dezavantajele acestora.

Tip cutie:	Principiul de funcționare	demnitate	Limitări
Transmisie manuală	Schimbare manuală, angrenare sincronizată.	Structura simplă, ieftină de reparat și de întreținut, economisește combustibil.	Un începător trebuie să se obișnuiască cu funcționarea sincronizată a pedalei de ambreiaj și gaz, mai ales atunci când pornești un deal. Nu toată lumea poate porni imediat viteza corectă. Necesită o utilizare lină a ambreiajului.
Transmisie automată	Pompa hidraulică creează presiunea fluidului de lucru, care conduce turbina și care transmite rotirea către angrenajul planetar.	Conduceți confortabil. Nu necesită intervenția șoferului în procesul de schimbare a vitezei. Schimbă angrenajele, profitând la maxim întreaga resursă a motorului. Elimină factorul uman (când șoferul pornește accidental prima viteză în loc de a treia). Schimbă vitezele fără probleme.	Cost ridicat de întreținere. Masa este mai mare decât cea a transmisiei manuale. Comparativ cu tipul de transmisie anterior, acesta va duce la un consum mai mare de combustibil. Eficiența și dinamica sunt mai mici, în special cu un stil de conducere sportiv.
Робот	Ambreiajul dual vă permite să pregătiți următoarea treaptă de viteză pentru angajare în timp ce conduceți. Cel mai adesea, chiar și transmisiile sunt legate de un grup, iar cele ciudate de celălalt. Asemănător intern cu o cutie mecanică.	Netezime maximă a comutării. Nu necesită intervenția șoferului în procesul de lucru. Consumul economic de combustibil. Eficiență și dinamică ridicată. Unele modele au capacitatea de a selecta modul de operare.	Complexitatea mecanismului duce la fiabilitatea scăzută, întreținerea frecventă și scumpă a acestuia. Tolerează slab condițiile dificile de drum.
Variator (CVT)	Cuplul este transmis folosind un convertor de cuplu, ca într-o mașină automată. Schimbarea angrenajului se realizează prin mutarea scripetei arborelui de antrenare, care împinge centura în poziția dorită, ceea ce crește sau scade raportul de viteze.	Comutare fără blocaje, mai dinamică în comparație cu o mașină convențională. Permite puține economii de combustibil.	Nu este utilizat în unități de putere puternice, deoarece transmisia este centura. Cost ridicat de întreținere. Necesită funcționarea corectă a senzorilor, de la care se primește semnalul pentru funcționarea CVT. Tolerează prost condițiile de drum dificile și nu-i place să fie remorcat.

Atunci când se decide tipul de transmisie, este necesar să se procedeze nu numai din capacitățile financiare, dar se concentrează mai mult asupra faptului că această cutie este potrivită pentru mașină. Nu degeaba producătorii din fabrică împerechează fiecare unitate de alimentare cu o cutie specifică.

O transmisie manuală este mai potrivită pentru un șofer activ care înțelege complexitatea controlului auto de mare viteză. Mașina este mai potrivită pentru cei cărora le place confortul. Robotul va asigura un consum rezonabil de combustibil și este adaptat pentru conducere măsurată. Pentru iubitorii celei mai bune funcționări a mașinii, un variator este potrivit.

În ceea ce privește specificațiile tehnice, este imposibil să indicați o cutie perfectă. Fiecare dintre ei este bun în propriile condiții și cu abilități de conducere specifice. Într-un caz, este mai ușor pentru un începător să înceapă prin operarea unei varietăți de transmisii automate; în altul, este de preferat să dezvolți abilitatea de a utiliza mecanica.

Întrebări și răspunsuri:

Cum funcționează cutia de viteze? Transmisia manuală constă dintr-un set de viteze care formează diferite rapoarte de transmisie. Transmisia automată este echipată cu un convertor de cuplu și scripete cu diametru variabil (variator). Robotul este un analog al mecanicii, doar cu ambreiaj dublu.

Ce este în interiorul cutiei de viteze? În interiorul oricărei cutii de viteze există un arbore de antrenare și un arbore de antrenare. În funcție de tipul de cutie, pe arbori sunt instalate fie scripete, fie roți dințate.