С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Планетарная передача принцип действия

Планетарная передача принцип действия


Что представляет собой планетарная передача (ПП)?

Составляющим элементом на автотранспорте является КПП, включающая набор валов, шестерен. Также, может присутствовать планетарная передача (ПП), которую характеризует продолжительный эксплуатационный срок. Устройство рассчитано на выдержку больших нагрузок, которые возникают при передвижении.

Планетарные передачи: конструктивные особенности

Планетарная передача, внешний вид

Относящиеся к КПП планетарные зубчатые передачи представляют собой набор взаимозацепляемых колес, минимальное количество которых – 4. Следует отметить наличие подвижной и неподвижной оси вращения. Колеса зубчатой формы обеспечивают хорошую связь между собой, имеется возможность осуществления дифференциального вращения. Данная система отличается долговечностью.

Дифференциал – это составляющий механизм коробки переключения передач на транспортном средстве. Данный элемент приводит в движение машину.

Следует перечислить основные составляющие элементы автомобильной автоматической КПП:

  • Солнечная шестерня;
  • водило;
  • кольцевая шестерня.

Водило – это рычажный механизм. Данная комплектующая деталь надежно зафиксирована в штатном месте, неподвижна, в то время солнечная шестерня приводится в движение внешним источником.

К коробке передач относятся сателлиты, представляющие собой шестерни. Данная запчасть отличается надежностью, способна выдерживать возникающие большие нагрузки. Благодаря этому, происходит оперативное зацепление зубьев. При этом отмечается минимальный уровень шума во время их работы.

Сателлиты – это группы колес, отличающиеся небольшим размером, встречающиеся на автоматическом варианте КПП.

Они находятся в постоянном зацеплении с обоими центральными зубчатыми колесами. Скорость их вращения и солнечных шестеренок могут отличаться, однако сумма всегда одинакова.

Таким образом, ПП влияет на изменение скорости. На ведущей оси машины установлен дифференциал, поддерживающий планетарные передачи с разным передаточным коэффициентом. АКПП с планетарной зубчатой передачей отличается эффективностью работы, в значительной мере облегчает управление транспортным средством во время езды по городу.

Передаточное отношение планетарной передачи

Формула для вычисления передаточного числа

Передаточное число – это отношение числа зубьев ведомой к ведущей шестерни. Оно влияет на эффективность разгона, динамика хода автотранспорта на проезжей части. От чего зависит передаточное отношение? На данный параметр влияют такие факторы, как общее количество зубьев, какой элемент в данной системе закреплен.

С помощью калькулятора представляется возможным осуществить точный расчет планетарных передач. Для определения передаточного соотношения необходимо частоту вращения ведущего вала поделить на частоту вращения ведомого.

Угловая скорость звеньев ПП находится в зависимости от скорости вращения всех остальных имеющихся звеньев, относящихся к трансмиссии. Чтобы определить соотношение между угловыми скоростями зубчатых колес, сателлитов целесообразно применить формулу Виллиса.

Особенности функционирования и классификация ПП

Планетарная коробка передач отличается сложностью конструкции. Название «планетарная» данной передачи обусловлено тем, что внешне она похожа на модель Солнечной системы, т.е. в центре «Солнце», а на прилегающих вокруг него осях расположены «планеты», вращающиеся с определенной скоростью. В ряде источников, помимо планетарной, передача может именоваться дифференциальной, эпициклической (эпицикл). ПП может использоваться в качестве редуктора.

Как работает планетарная передача?

Принцип работы планетарной передачи может базироваться на блокировке одного или нескольких рабочих узлов. При этом отмечается небольшая нагрузка на зубья. Нередко планетарные коробки передач устанавливаются на тракторах, гусеничной технике.

Составляющие элементы планетарного механизма на КПП – это зубчатые колеса, имеющие прямую, косую форму. Также, данные комплектующие детали могут быть V-образными, червячными. Классифицироваться планетарные зубчатые передачи могут по количеству свободных звеньев, связей между собой, расположению осей и т.д.

Таким образом, принцип действия ПП может быть одноступенчатым или многоступенчатым. В первом случае блокировка происходит только одной шестерни, а во втором – нескольких. Шестерни меньшего размера крутят большую. Эффективностью работы отличаются солнечная, коронная шестерня, сателлиты. Благодаря этому, плавно переключаются скорости, не отмечается разрывов в передачи возникающей мощности мотора, следовательно, повышается комфорт поездки.

Обнаружение неполадок в работе ПП

Несмотря на надежность механизма ПП, при его продолжительной работе могут возникнуть соответствующие поломки в результате износа комплектующих. Основной признак наличия неисправности – это возникновение посторонних шумов. Такое проявление может являться следствием того, что хозяин транспортного средства часто придерживался агрессивного стиля езды. В дополнении к этому, способствует сокращению рабочего срока ПП – если не прогревался двигатель перед началом поездки.

Необходимость в замене сателлит КПП на шестернях дифференциала возникает, если на их поверхности появились трещины или произошла внешняя деформация зубьев. В ряде случаев, вернуть запчасти первоначальный вид представляется возможным, если осуществить шлифовальные работы по поверхности комплектующей детали. Однако при этом дефект должен быть минимальным.

Снижение КПД планетарной передачи нередко связан с естественным износом комплектующих деталей, которые к ней относятся из-за трения. Как правило, КПД измеряется в процентах.

Для осуществления ремонта планетарной КП нужна разборка данного механизма. Доверить данную процедуру стоит специалистам, имеющим соответствующий опыт проведения подобных работ. Полная переборка позволяет точно определить причину неисправности.

Водило планетарной передачи. Блог › Планетарный механизм

Находящейся в редукторе, передающей и преобразующей крутящий момент . Планетарный редуктор может быть с одной или более планетарными передачами.

Энциклопедичный YouTube

    1 / 1

    Планетарный редуктор Solid Works

Субтитры

Устройство и принцип действия планетарного редуктора

  • Солнечная шестерня - в центре редуктора.
  • Коронная шестерня (эпици́кл) - на периферии редуктора.
  • Сателли́ты - три малые шестерни между солнечной и коронной.
  • Води́ло - не показано, механически соединяет все сателлиты, на осях водила сателлиты вращаются.

В зависимости от кинематической схемы привода вращение может подводиться к любому элементу редуктора и сниматься с любого другого. При этом третий элемент должен быть заторможен. Меняя схему подвода и снятия крутящего момента в рамках одной планетарной передачи можно получать разные передаточные числа и направления вращения. Эта возможность используется в планетарных коробках передач.

Применение планетарных редукторов

Планетарные редукторы в грузовых лебедках

Планетарный редуктор в ведущих мостах

В ведущем автомобильном мосту можно обойтись и без планетарных передач при том же передаваемом крутящем моменте, например мост автомобилей КамАЗ имеет сходные характеристики с ведущим мостом автомобилей МАЗ , только на КамАЗе главная передача двойная, а на МАЗе - одинарная.

Планетарные редукторы в автоматической коробке передач

В автоматических коробках перемены передач крутящий момент передаётся от вала с солнечной шестернёй на вал связанный с водилом. Если коронная шестерня будет заторможена - тогда сателлиты будут обкатываться вокруг солнечной и коронной шестерён, приводя во вращение водило. Передаточное число редуктора будет равняться отношению числа зубьев на солнечной шестерне к числу зубьев на коронной. Если коронную шестерню отпустить (растормозить) - тогда крутящий момент будет передаваться напрямую, отношение 1:1. В современных конструкциях автоматических коробок перемены передач чаще всего встречается планетарный механизм Лапелетьера.

На приведённой анимации обратите внимание, что скорость вращения внутреннего кольца заметно больше, чем скорость вращения сепаратора с шариками. Если отпустить наружное кольцо - то скорости вращения сравняются (будет включена «прямая» передача) . Если затормозить водило - то будет вращаться наружное кольцо (ступица в заднем мосту троллейбуса или автомобиля МАЗ).

С использованием обыкновенных шарикоподшипников могут быть сконструированы маломощные редукторы (для научных или измерительных приборов). Например, шарикоподшипниковые планетарные редукторы используются в конструкции верньера, применяемого для точной настройки радиостанции на нужную радиоволну.

Планетарная передача - механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно, планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:

  • Солнечная шестерня: находится в центре;
  • Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких
  • Планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;
  • Кольцевая шестерня (эпицикл): внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Планетарная передача в режиме повышения скорости. Водило (зелёное) вращается внешним источником. Усилие снимается с солнечной шестерни (жёлтая), в то время как кольцевая шестерня (красная) закреплена неподвижно. Красные метки показывают вращение входного вала на 45°.

При использовании планетарной передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, другой элемент используется как ведущий, а третий - в качестве ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён.

Водило (зелёное) закреплено неподвижно, в то время как солнечная шестерня (жёлтая) вращается внешним источником. В данном случае передаточное отношение равно -24/16, или -3/2; каждая планетарная шестерня поворачивается на 3/2 оборота относительно солнечной шестерни, в противоположном направлении.

Часто планетарные передачи используются для суммирования двух потоков мощности (например, планетарные ряды двухпоточных трансмиссий некоторых танков и др. гусеничных машин), в этом случае неподвижно зафиксированных элементов нет. Например, два потока мощности могут подводиться к солнечной шестерне и эпициклу, а результирующий поток снимается с водила.

Применение планетарного редуктора

Наиболее широкое применение принцип нашёл в автомобильных дифференциалах, кроме того используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков.

В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.

Во время Второй мировой войны была разработана особая конструкция планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров. Кольцевая шестерня изготавливалась из двух частей, каждая толщиной в половину толщины других компонентов. Одна из этих половинок фиксировалась неподвижно и имела на 1 зуб меньше, чем вторая. В такой конструкции при полном обороте планетарных шестерён и нескольких оборотах солнечной шестерни, подвижное кольцо поворачивалось всего на 1 зуб. Таким образом, получалось очень высокое передаточное отношение при небольших габаритах.

Планетарным редуктором или как его еще называют дифференциальным принято считать такой тип редукторов, в котором передача осуществляется посредством вращения шестерней, расположенных в планетарном порядке. Шестерни производят вращение вокруг одной центральной шестерни, которая имеет название «солнечная», поскольку находится в центре планетарного редуктора и при ее вращении, зубцы шестерней по кругу так же производят вращение. Таким образом, осуществляемое движение производит дальнейшую двигательную передачу.

Устройство планетарного редуктора

Основными частями планетарного редуктора, как правило, являются такие элементы, как солнечная шестеренка, которая, как сказано выше, расположена в центре редуктора. Так же к основным элементам относятся, водило. Эта деталь редуктора предназначена для прочной фиксации осей остальных шестерней, или как их еще называют сателлитов. Сателлиты представляют собой одинакового размера шестеренки, которые располагаются вокруг основной шестерни. И наконец, еще одной важной деталью является шестерня, которая называется кольцевой. Эта шестеренка имеет вид зубчатого вида колеса, которое распложено по краю всех частей редуктора, данная часть имеет сцепку с сателлитами. Принцип работы планетарного редуктора выглядит следующим образом.

Один из элементов данного устройства всегда остается неподвижным, в данном случае это кольцевая деталь. Ведущей деталью в планетарном редукторе является солнечная шестерня, а ведомыми, стало быть, сателлиты. Как правило, наиболее часто применение планетарного вида редукторов используется в такой отрасли как машиностроение. Однако нередко его еще применяют при изготовлении различного рода станков для резки металла. Довольно часто используется сразу несколько планетарных редукторов, как правило, этими редукторами оснащается автоматическая коробка передач.

Характеристики планетарного редуктора

Данное устройство получило такое распространение за счет имеющихся у него положительных качеств. К ним можно отнести такие как большие возможности передачи. Они являются достаточно компактными, и поэтому для установки данного устройства не требуется большой объем места и не затрачивается много времени. К тому же редукторы планетарного вида имеют чрезвычайно малый вес, что тоже можно отнести только к достоинствам данного оборудования. Тем не менее, требования, предъявляемые к планетарным редукторам, являются достаточно большими. При их изготовлении необходимо соблюдение абсолютной точности, поскольку зубцы должны быть плотно соприкасающимися, при этом они должны легко приводиться в движение. Данные редукторы требуют высокого внимания и являются достаточно сложными элементами при сборе.

В конструктивном плане планетарные редукторы могут быть исполнены абсолютно по-разному, их существует достаточно большое множество видов. По видам планетарные редукторы могут подразделяться на одно-, двух-, и трехступенчатые. Расположение валов у планетарных редукторов может быть как вертикальное, так и горизонтальное. В самой кинематической схеме редукторы планетарного вида могут быть объединены с передачами разных типов, например с коническими передачами, с передачами червячного типа и с цилиндрическими передачами. Планетарные редукторы так же могут различаться по виду подшипников, так в некоторых случаях это , которые используются, как правило, на высоких скоростях, и на подшипниках качения, которые соответственно работают при низких скоростях. Универсальными планетарными редукторами принято считать редукторы серии МПО.

Заголовок

Такой вид редукторов, как планетарный (планетарный мотор редуктор) относится к передачам крутящего момента посредством зубчатого (зубчатое устройство) зацепления шестерен. Как и любой другой редуктор, планетарный редуктор, предназначен для передачи крутящего момента от двигателей различных видов непосредственно к приводам, при этом происходит понижение скорости вращения валов и увеличение крутящего момента. Главное отличие, которое имеет устройство планетарного редуктора от обычных (червячного, цилиндрического, конического и т.д.) заключается в том, что он имеет перемещающиеся оси зубчатых колес. В состав редуктора набор шестеренок - сателлитов. В связи с тем, что эти сателлиты движутся вокруг одного центрального, и все это устройство напоминает солнечную систему, то соответственно и родилось название планетарный редуктор. Маленькие шестеренки, вращающиеся вокруг одной центральной, имеют ось в центре (водило).

Преимущества планетарных устройств

По сравнению с традиционными редукторами можно выделить следующее преимущества, которые имеет это устройство: они могут создавать огромные передаточные отношения скоростей при невысоком количестве шестеренок. Шестерни механизма имеют небольшой размер благодаря их количеству. Так, одно более массивное колесо распределяет равномерно нагрузку по нескольким сателлитам. Из этого следует, что устройство получается не очень большим и громоздким. Однако, расчет и практика показывают, что при высоких передаточных числах работоспособность и коэффициент полезного действия сильно снижаются. И как вывод всего вышесказанного, основными преимуществами являются:

  • Большие передаточные числа;
  • Невысокая масса;
  • Относительная компактность;
  • Его можно чинить и собирать своими руками.

Такие преимущества требуют и соответствующего изготовления. Начиная с расчета, проектирования и заканчивая изготовлением - все должно быть прецизионно точно. Эти редукторы нашили очень широкий ряд применений в различных отраслях: прибостроительной, станкостроительной, машиностроительной и т.д. В данной статье остановимся более подробно на применении этого устройства в машиностроительной отрасли.

Планетарные редукторы в машиностроении

Широкое распространение редуктора, которые имеют устройство данного типа получили в ведущих мостах автомобилей и в автоматических коробках переключения передач. Колесный редуктор можно встретить в мостах таких автомобилей, как: МАЗ, Икарус, в некоторых троллейбусах, тракторах Т-150К, К-700. Этот колесный редуктор в мостах передает крутящий момент к ступицам колес от полуосей. Также они распространены в передаче бортового типа. Такое применение в бортовой передаче позволило существенно уменьшить как расчетный, так и практический диаметр основной передачи. Уменьшение диаметра отразилось повышенным просветом автомобиля и как следствие более высокой проходимостью. Использование планетарных коробок переключения передач набирает все большую популярность. Передаточное отношение устройства будет вытекать из расчета отношения числа зубьев на центральной шестерни к числу зубьев на коронной шестерне. Интересным моментом является расторможение коронной шестерни в коробке. В этом случае передаточное число равняется 1.

Мотор-редукторы планетарного типа

Это устройство предназначено для использования в роли привода в горизонтальном либо вертикальном положении. Мотор-редукторы исполнены из нескольких модулей. Такая кинематическая схема, включающая сразу мотор и устройство планетарного редуктора, имеет целый ряд значительных преимуществ и позволяет выполнять следующие задачи:

  1. Вырабатывание высоких мощностей при невысоких габаритах;
  2. Большой коэффициент полезного действия;
  3. Масса в три раза меньше аналогов;
  4. Использование для специализированных установок;
  5. Расчет делать легче, чем у других редукторов;
  6. Невысокие затраты на обслуживание.

Расчет планетарного устройства

Обсудив в статье уже множество моментов по этому редуктору, стоит перейти и к основным моментам по его расчету перед проектированием. Расчет редуктора производится следующим образом:

  1. Определяем число передаточных ступеней;
  2. Расчет сателлитов и числа зубьев;
  3. Выбор материала шестерен;
  4. Определяем межосевое расстояние;
  5. Проверочный расчет;
  6. Расчет сил;
  7. Выбор подшипников;
  8. Определение толщины колес;
  9. Вычисление осей шестеренок.

Ремонт редуктора своими руками

Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.

Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.

Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.

Планетарные редукторы относятся к механическим зубчатым передачам.

Механические передачи служат для передачи энергии на расстояние, как правило с преобразованием по скорости и моменту. В зубчатых передачах движение осуществляется благодаря непосредственному контакту зубчатых коле

Редуктор - это устройство преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала (от двигателя) в более низкую на выходном валу (к полезной нагрузке), повышая при этом вращающий момент.

Передаточное отношение (i) – это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала .

Планетарные редукторы – это механизмы в которых оси отдельных колес являются подвижными. Простейший планетарный редуктор, состоящий из четырех звеньев, изображен на рисунке 1. В этих редукторах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами (звено 1), а звено, на котором располагаются оси сателлитов, - водилом или планетарным водилом [H] (звено 2). Зубчатые колеса с неподвижными осями вращения называются солнечными или центральными (звено 3); неподвижное колесо – коронной шестерней, эпициклом или опорным колесом (звено 4). На практике, для повышения прочности планетарного редуктора, количество сателлитов увеличивают до максимально возможного. Планетарный редуктор, изображенный на рисунке 1, носит название редуктора Джемса .

Рис. 1. Простейший планетарный редуктор.

Передаточное отношение U от колеса 3 до водила H редуктора, при неподвижной коронной шестерне, имеет вид:

где, U – коэффициент передаточного отношения; индекс (1) – указывает на что, что неподвижным является элемент 1, в данном случае это коронная шестерня; индексы 3 и H - указывают, что расчет передаточного отношения от колеса 3 (солнечная шестерня) к водилу H; r – радиусы колес, индексы указывают на радиус соответствующего колеса (r1 – радиус коронной шестерни);

z – количество зубьев шестерни, индексы указывают на количество зубьев соответствующего колеса);

Принцип работы планетарной передачи втулки велосипеда

Самые простые трёхскоростные втулки используют простую планетарную эпициклическую зубчатую передачу. Солнечная шестерня (желтая на рисунке) прикреплена непосредственно к оси и зафиксирована относительно велосипедной рамы. Три или четыре идентичных «планетарных» шестерёнок сцепляются с «солнечной» шестерёнкой и вращаются вокруг неё. «Планетарные» шестерёнки окружены и сцепляются с зубьями на внутренней поверхности «зубчатого колеса» (вывернутой наизнанку шестерни).

Планетарные шестерни, прикреплённые к детали, называемой «планетарной обоймой», вращаются. При этом зубчатое колесо вращается 4 раза на каждые 3 оборота планетарной обоймы. У разных моделей планетарных втулок это соотношение разное.

Принцип работы планетарной передачи во втулке велосипеда:

  • На низкой передаче задняя звёздочка приводит в движение зубчатое колесо (красная на рисунке). Планетарная обойма (зелёная на рисунке) приводит в движение втулку, что даёт понижение передачи. Следовательно заднее колесо вращается три раза на каждые четыре оборота звёздочки, при этом понижая передачу на 25%.
  • На средней передаче звёздочка по-прежнему передает усилие на зубчатое колесо, которое непосредственно приводит в движение втулку. Следовательно это прямая передача. Даже несмотря на то, что шестерёнки всегда вращаются, усилие с них далее никуда не передаётся.
  • На высокой передаче усилие с задней звёздочки передаётся на планетарную обойму, которое далее через зубчатое колесо приводит в движение втулку. Следовательно заднее колесо вращается четыре раза на каждые три оборота звёздочки, при этом приводя к повышению передачи на 33%.

Планетарные втулки, имеющие больше трёх скоростей, используют не меньше двух блоков планетарных механизмов и / или комбинируют планетарные многоступенчатые шестерёнки, имеющие параллельно несколько рядов зубьев.

В отличии от классических переключателей передач из-за принципа работы планетарной передачи ось планетарной втулки участвует в передаче вращающего момента на всех передачах, за исключением прямой, и поэтому должна быть надёжно прикреплена к раме велосипеда. Обычно для этой цели хватает стопорных шайб между дропаутом и осевой гайкой, но в современных планетарных втулках широкого диапазона используется рычаг обратного действия, крепящийся к нижнему перу заднего треугольника. Втулка с ножным или барабанным тормозом (устанавливаются на городские велосипеды) в любом случае комплектуется рычагом обратного действия.

На большинство велосипедов с планетарными втулками устанавливаются один поворотный, триггерный переключатель, переключатель под большой палец. Исключением являются 5-скоростные планетарные втулки Sturmey-Archer старой конструкции, в которых используется второй трос, переключающий солнечные шестерёнки узкого и широкого диапазонов. Такие втулки конструкционно представляют собой две 3-скоростных втулки в одном механизме. Средняя передача в обоих диапазонах — прямая, так что в итоге втулка даёт пять отдельных передач. Переключение передач на такой втулке реализовано или специальным 5-скоростным переключателем с двумя тросиками, или стандартным 3-скоростным и фрикционным переключателями.

Автоматическая КПП — DRIVE2

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Устройство и принцип работы

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта — устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции — вот ее неоспоримые достоинства.Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток — низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан — дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан — дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана — дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан — дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан — дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз — это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi — Tiptronic, BMW — Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости