Меню Закрыть

Гидромеханическая трансмиссия что это такое: Гидромеханическая трансмиссия | что это такое, устройство, принцип работы

Содержание

Преимущества автомобилей с гидромеханическими коробками передачами

Условия работы водителя автомобиля все время усложняются из-за увеличения количества автомобилей и из-за роста грузовых и пассажирских потоков. Возникла необходимость облегчения работы водителя и повышения ее эффективности при одновременном повышении безопасности движения. Мощным средством решения этих сложных задач стала автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссий.

Самым распространенным видом автомобильной автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача. Из-за широкого распространения именно ее за рубежом называют «автоматическая трансмиссия».

Гидромеханическая передача содержит гидродинамический трансформатор, механические передачи и систему управления автоматическим переключением передач. При механической трансмиссии поток мощности от двигателя к колесам автомобиля идет через шестерни, т.е. через жесткую механическую связь. При гидромеханической же передаче этот поток мощности идет еще и через гидродинамический трансформатор, рабочие колеса которого связаны друг с другом через жидкость. Благодаря этому уменьшаются динамические нагрузки, вызываеые как крутильными колебаниями, идущими от двигателя, так и неравномерностью хода зубчатых передач. Смягчаются также динамические эффекты от неровностей дорожного покрытия.

Гидродинамический трансформатор благодаря особенностям своей характеристики изменяет (трансформирует) крутящий момент двигателя. Поэтому число передач в механической части гидромеханической передачи делается меньше числа передач в механических коробках передач — 5-6 передач вместо 13-16 в большегрузных автопоездах и на одну-две передачи меньше в легковых автомобилях.

Переключение передач в гидромеханических передачах осуществляется без разрыва потока мощности, обороты двигателя при этом изменяются плавно.

Перечисленные свойства гидромеханических передач придают автомобилям ряд ценных преимуществ.

Ниже кратко сообщается о 10 преимуществах автомобилей с гидромеханической передачей и обсуждаются 2 особенности: возможность увеличенных расходов топлива и большая стоимость гидромеханических передач по сравнению с механическими передачами. Эти особенности часто считаются недостатками гидромеханической передачи, но при внимательном рассмотрении таковыми не оказываются.

1. ЭКОЛОГИЯ

Когда автомобиль с механической передачей разгоняется для дальнейшего движения, то водитель последовательно использует все или почти все передачи коробки передач. Работа на каждой передаче сопровождается изменением частоты вращения вала двигателя от малой до максимальной при полной, как правило, подаче топлива. После достижения максимального значения частота вращения вала двигателя резко уменьшается для повторения такого же цикла на следующей передаче.

При таком режиме работы двигателя в атмосферу выбрасывается много токсичных веществ.

При использовании гидромеханической передачи экологические показатели улучшаются за счет сокращения числа переключений передач (меньшее количество передач) и за счет плавного изменения частоты вращения вала двигателя при этих переключениях. В литературе упоминались случаи, когда автомобили с механическими передачами не удавалось продать из-за несоответствия экологическим требованиям, и удавалось продать после достижения соответствия этим требованиям за счет установки на автомобили гидромеханических передач.

2. ОБЛЕГЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ

Для движения автомобиля с механической передачей постоянно используются 4 органа управления: педаль подачи топлива, педаль тормоза, педаль сцепления, рычаг переключения передач.

Для движения автомобиля с гидромеханической передачей постоянно используются 2 органа управления: педаль подачи топлива и педаль тормоза. Из-за автоматического переключения передач отпадает надобность в педали сцепления и в рычаге переключения передач. В гидромеханической передаче, правда, имеется еще один орган управления — механизм переключения передач, но, в отличие от механизма переключения механической коробки передач, он не используется при каждом переключении передач. Скорее его можно назвать избирателем режимов. В числе режимов: стоянка; нейтраль; задний ход; несколько режимов движения, в каждом из которых может использоваться определенная комбинация передач или быть постоянно включена одна передача. Режимы движения меняются редко.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Сокращение органов управления позволяет водителю при усложнении дорожной обстановки не отвлекаться на манипуляции органами управления, а уделить все внимание ситуации на дороге. Быстроте реакции водителя в сложной обстановке способствует и то, что при применении гидромеханической передачи органов оперативного управления всего два и для каждого можно использовать «свою ногу», которую не нужно куда-то переносить или на что-то переключать.

4. КОМФОРТАБЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Переключения передач в гидромеханической передаче происходят без разрыва потока мощности. Благодаря этому пассажиры и водитель не испытывают толчков и рывков, которыми неизбежно сопровождается переключение передач в механической коробке передач и которые зависят от квалификации водителя. При автоматическом переключении передач такой зависимости нет, движение происходит как бы при бесступенчатой трансмиссии и становится более комфортабельным.

5. ДВИЖЕНИЕ С МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ

В ряде случаев важна способность автомобиля двигаться с малыми скоростями — например, при «пробках» на дорогах. Благодаря гидродинамическому гидротрансформатору отсутствует жесткая связь двигателя с колесами автомобиля. Это позволяет давать любые обороты валу двигателя даже при стоящем на передаче неподвижном автомобиле. Давая двигателю малые обороты, можно обеспечить движение автомобиля со сколь угодно малой скоростью, не опасаясь заглохания двигателя.

6. ПРОХОДОМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Гидромеханическая передача позволяет гибко регулировать скорость автомобиля и величину подводимого к колесам автомобиля крутящего момента, работая только педалью подачи топлива.

Это существенно улучшает проходимость автомобиля. Значительно легче предотвращать проворот колес автомобиля на скользкой или обледенелой дороге, предотвращать срыв грунта при движении на сыпучих грунтах. Облегчается движение и в других тяжелых дорожных условиях.

7. КВАЛИФИКАЦИЯ ВОДИТЕЛЯ

Существенное упрощение управления автомобилем позволяет снизить требования к квалификации водителя. При освоении управления автомобилем с механической трансмиссией наибольшие трудности вызывает приобретение навыка в переключении передач, когда требуется сочетание выжима сцепления с переводом рукоятки переключения передач и последующее отпускание педали сцепления в сочетании с перемещением педали подачи топлива.

При гидромеханической передаче нужды в таком навыке нет, переключения передач происходят автоматически. Это существенно облегчает обучение управлению автомобилем и его эксплуатацию, снижает требования к квалификации водителя.

8. УТОМЛЯЕМОСТЬ ВОДИТЕЛЯ

Оценивать количественно такой сложный физиологический фактор, как утомляемость, чрезвычайно трудно, тем более, что одни и те же внешние воздействия на разных людей действуют по-разному. На физиологические оценки могут влиять и особенности конструкции автомобилей, не относящиеся к исследуемому фактору. Поэтому наиболее достоверными нам представляются оценки, которые делают водители по своим ощущениям и впечатлениям от работы на автомобилях с подлежащими оценке агрегатами.

Для примера можно взять автобус — условия работы водителя на нем наиболее тяжелые. Автобус останавливается на многочисленных остановках и перед светофорами, а затем снова разгоняется после каждой остановки. Для обеспечения такого режима движения водитель автобуса с механической трансмиссией в смену делает несколько тысяч переключений передач, выжимая сцепление при каждом переключении.

ЗИЛ незадолго до прекращения на нем производства автобусов построил небольшую партию автобусов с гидромеханическими передачами своей конструкции. Эти автобусы проходили эксплуатационные испытания в автобусных парках разных городов, перевозя пассажиров по рейсовым маршрутам. Пробеги этих автобусов исчислялись десятками тысяч километров.

Были случаи, когда в силу каких-то обстоятельств водителям приходилось работать две смены подряд. Водители отмечали, что за две смены работы подряд на автобусе с гидромеханической передачей они уставали так же, как за одну смену работы на автобусе с механической трансмиссией. Таков эффект влияния гидромеханической передачи на утомляемость водителей.

9. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АГРЕГАТОВ АВТОМОБИЛЯ

Гидромеханическая передача благотворно влияет на долговечность двигателя и других агрегатов автомобиля. На эту тему имеется много публикаций, но лучше всего опираться на собственные данные, полученные в нашей стране на наших дорогах.

Лаборатории гидропередач ЗИЛ удалось получить количественные оценки применительно к грузовым автомобилям ЗИЛ, проведя длительные испытания гидромеханических передач фирмы Аллисон (США) на седельных тягачах ЗИЛ-130 В1 и на ряде других грузовых автомобилях ЗИЛ.

Испытания были сравнительными. Они длились около 12 лет. Одновременно испытывались 2 тягача ЗИЛ-130 В1 — один с гидромеханической передачей, другой со стандартной механической трансмиссией. На автомобиле с гидромеханической передачей первый отказ по гидромеханической передаче наступил через 800 тыс. км, второй — через 870 тыс. км. Предельного состояния у гидромеханической передачи достичь не удалось. После небольшого ремонта она была пригодна для дальнейшей эксплуатации.

За время сравнительных испытаний с пробегом 870 тыс.км на автомобиле с гидромеханической передачей были проведены следующиие ремонтные работы:

·        заменены 2 шасси;

·        заменены 4 двигателя;

·        проведено 8 текущих ремонтов двигателя.

На автомобиле с механической трансмиссией за это же время:

·        заменены 2 шасси;

·        заменены 4 двигателя;

·        проведено 9 текущих ремонтов двигателя;

·        заменены 13 ведомых дисков сцепления;

·        заменены 4 коробки передач;

·        проведено 4 текущих ремонтов коробок передач.

Видно, что применение гидромеханической передачи на одном конкретном автомобиле позволило сэкономить 4 коробки передач, 13 дисков сцепления и стоимость 4-х ремонтов коробки передач и одного ремонта двигателя.

Надо добавить, что испытания велись не поблизости от завода, что позволило бы опекать их и что-то подсказывать, а в Ульяновске, куда после первых месяцев наблюдения работники завода не показывались годами, и эксплуатация была самой рядовой (включая командировки на целину и т.д.).

Применение гидромеханической передачи увеличивает долговечность и других, кроме трансмиссии и двигателя, узлов автомобиля. Исследованиями ВКЭИавтобуспрома установлено, что применение гидромеханической передачи уменьшает уровень вибраций кузова автобуса, из-за чего увеличивается его долговечность.

10. СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

При переключении передач в механической трансмиссии на время переключения неизбежно прерывается поток мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля. Происходит некоторое снижение скорости автомобиля. Это снижение скорости тем больше, чем в более трудных дорожных условиях происходит переключение передач — когда ухудшается «накат» автомобиля. За счет потери скорости при переключениях передач уменьшается и средняя скорость движения автомобиля, во многом определяющая его производительность.

На автомобиле с гидромеханической передачей поток мощности за время автоматического переключения передач не прерывается. Потери скорости и, следовательно, средней скорости движения, при этом не происходит.

При проведении на ЗИЛе сравнительных испытаний автопоездов ЗИЛ-130 В было установлено, что при движении по равнинному свободному шоссе средние скорости обоих поездов были практически одинаковыми. При движении же в городе, на холмистом шоссе и на горных дорогах средние скорости движения автомобиля с гидромеханической передачей были на 3,5…11% выше (тем выше, чем сложнее дорожные условия).

11. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ (первая особенность)

Существует мнение, что автомобили с гидромеханической передачей расходуют больше топлива, чем автомобили с механическими коробками передач. Иногда это так, а иногда и не так — в каждом случае надо разбираться конкретно, опираясь на имеющий опыт.

При многолетних испытаниях гидромеханических передач фирмы Аллисон, о которых сказано выше, расход топлива на автомобиле с гидромеханической передачей был таким же, как на автомобиле с механической коробкой передач.

При сравнительных испытаниях грузовых автомобилей ЗИЛ на Симферопольском шоссе автомобили с гидромеханическими передачами по отношению к автомобилям с механическими коробками передач имели экономию топлива около 3%, а при испытаниях этих же автомобилей на менее загруженном Каширском шоссе автомобили с гидромеханической передачей расходовали топлива на 2% больше. Это еще раз говорит о том, что по расходу топлива гидромеханические передачи более эффективны в трудных условиях движения.

Говоря о расходах топлива, надо иметь в виду, что стоимость топлива при эксплуатации автомобилей составляет 14-18% общих эксплуатационных расходов. Если допустить перерасход топлива на 3%, то при прочих равных условиях это увеличило бы общие эксплуатационные расходы на 0,42-0,54%. Такое увеличение многократно перекроется снижением расходов на ремонты и замены агрегатов трансмиссии и других агрегатов, не говоря уже о трудно учитываемом, но несомненно ощутимом эффекте от улучшения экологических показателей и от повышения безопасности движения.

Расход топлива на любом автомобиле зависит от квалификации водителя. Американские исследователи по заказу армии США провели специальные испытания по оценке влияния квалификации водителя на расход топлива при различных видах автомобильной трансмиссии. Заказчик хотел узнать, как скажется на расходах топлива то, что в армейских условиях за руль садятся солдаты с различной водительской квалификацией. За эталон брался расход топлива, получавшийся у водителя высокой квалификации. Оказалось, что на автомобиле с гидромеханической передачей расход топлива у водителя невысокой квалификации был почти таким же, как у водителя высокой квалификации, а при механической трансмиссии водитель невысокой квалификации расходовал топлива значительно больше. Это позволяет считать, что во многих случаях использования гидромеханической передачи скорее можно говорить о равенстве расходов топлива или даже о его экономии, а не о его перерасходе.

12. СТОИМОСТЬ (вторая особенность)

Стоимость гидромеханической передачи надо сравнивать со стоимостью комплекта, который она заменяет — коробки передач, сцепления, усилителя сцепления и системы управления переключением передач. И в этом случае, однако, гидромеханическая передача дороже механической. Само по себе это ни о чем не говорит. Лучшее качество стоит денег. Сравнивать надо конечные результаты.

В приведенном выше конкретном примере с автопоездом ЗИЛ-130 В1 превышение стоимости гидромеханической передачи над стоимостью механической трансмиссии надо сравнивать с суммарной стоимостью 4-х коробок передач, 13-ти дисков сцепления, 4-х ремонтов коробок передач и 1-го ремонта двигателя. Сюда надо добавить стоимость простоев, вызванных этими заменами и ремонтами. Очевидно, что все эти затраты и неудобства значительно превышают разницу в стоимости сравниваемых агрегатов.

Учитывая все вышеизложенное, можно утверждать, что применение гидромеханических передач обеспечивает целый ряд преимуществ автомобилям всех классов.

Наиболее разительно эти преимущества проявляются в легковых автомобилях, на которых гидромеханические передачи получили наибольшее распространение. Применительно к легковым автомобилям из перечисленных выше преимуществ стоит выделить легкость управления, благодаря чему:

·        облегчилось и ускорилось обучение управлению автомобилем;

·        управление автомобилем стало доступно людям, для которых оно раньше было затруднено, в том числе женщинам всех возрастов и людям с физическими недостатками;

·        увеличилась комфортабельность езды:

·        уменьшилась утомляемость от управления автомобилем и от поездок в нем.

Существенным преимуществом является также повышение надежности и долговечности агрегатов автомобиля.

Что такое гидромеханическая коробка передач и как она работает

Сцепление и коробка переключения передач – это традиционные узлы любого отечественного или зарубежного автомобиля. Трансмиссия является элементом, обеспечивающим поступление крутящего момента от силового агрегата к колесам. Если раньше большинство транспортных средств оснащались механической коробкой, то сегодня все больше автолюбителей отдают предпочтение гидромеханической АКПП. Отчасти это связано с тем, что управление машиной упрощается, поскольку педаль сцепление отсутствует, а переключение скоростей происходит автоматическим образом.

Назначение комбинированной трансмиссии легкового авто

Образ жизни современных водителей существенно меняется и сегодня все больше требований предъявляются к созданию оптимальных комфортных условий во время вождения. Стандартные узлы автомобилей терпят существенные изменения, среди ярких примеров можно выделить комбинирование механической и гидравлической КП. Если говорить о гидромеханической трансмиссии и что это такое, первым делом стоит понять, в чем ее предназначение. Главное отличие заключается в плавном изменении вращающего движения. Облегченное управление позволило отказаться от использования сцепления, поскольку комбинированная КП отвечает за все процессы. При АКПП можно говорить о следующих ситуациях, касающихся управления авто:

  • Во время переключения скоростей трансмиссия отключается от силового агрегата.
  • Если дорожные условия меняются, величина вращающего момента также будет менять свое значение.

Использование АКПП на авто позволяет получить несколько неоспоримых преимущества. Помимо автоматизации переключения скоростей стоит отметить также повышение эксплуатационных характеристик силового агрегата и коробки и улучшение проходимости транспортного средства в условиях бездорожья.

Гидравлическая коробка автомат

Разновидности гидромеханики

Коробки автомат долгое время устанавливались исключительно на автомобили среднего класса и категории премиум. На сегодняшний день агрегат получил массовое использование и пользуется у автолюбителей все большей популярностью. АКПП способны значительно повысить комфорт во время вождения, но стоит учесть, что такие узлы отличаются по разновидностям, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Разобравшись в принципе работы гидромеханических коробках передачи, можно будет определиться с выбором, какой тип АКПП подходит конкретному водителю. Стоит упомянуть о следующих типах гидромеханических КП:

  • Гидромеханический автомат. Это одна из первых трансмиссий подобного рода, которая появилась как альтернатива «механике». Конструкция представляет собой комбинацию гидротрансформатора и планетарной КП. Наличие электронных компонентов позволяют значительно повысить функциональные особенности агрегата.
  • Вариаторная трансмиссия. Пользуется меньшей популярностью из-за того, что отсутствуют привычные фиксированные ступени. К преимуществам можно отнести максимальную плавность хода, а объясняется это как раз отсутствием смены передачей. Конструкция бесступенчатой трансмиссии выглядит следующим образом: для передачи крутящего используется привычный гидравлический преобразователь, а изменение крутящего момента происходит за счет изменения диаметра ведущего и ведомого шкива. Данные компоненты соединяются при помощи ремня и цепи, а изменение диаметра будет зависеть от скорости и нагрузки.
  • Роботизированная коробка. Массово начала использоваться около 20 лет назад.  От механики отличий немного, имеется сцепление, но разница заключается в том, управление работой сцепления происходит в автоматическом режиме. К преимуществам «робота» можно отнести невысокую стоимость, динамичный разгон и экономию топлива. Что касается недостатков, главным является снижение уровня комфорта.
  • Преселективные коробки с двойным сцеплением. К таким относятся устройства DSG или Powershift. Агрегат можно отнести к роботизированным КП, но с более высокими техническими характеристиками. По конструкции напоминает привычную механику, но в этот раз инженеры использовали сразу два агрегата, помещенные в одну коробку.

Роботизированные агрегаты и АКПП – это устройства, цель которых заключается в упрощении взаимодействия водителя с трансмиссией.

Функции гидротрансформатора

Гидравлический трансформатор, по сути, являет собой усовершенствованную гидромуфту. Обычная муфта выполняет задачу простого вращения, то в случае АКПП добавляется увеличение крутящего положения. Агрегат выполняет несколько основных функций, одной из которых является демпфирующее действие во время вращательного движения. При постоянной разнице скорости вращения возникают потери, поэтому происходит блокировка, в результате которой вращающий момент начинает передаваться через демпфирующие пружины. Блокировочная муфта выполняет еще одну полезную функцию, предотвращение повышения расхода топлива. Говоря о функциях гидромеханической трансмиссии автомобиля, стоит отметить и некоторые негативные факторы.

Важно! При блокировке нередко наблюдается повышенное давление на важные компоненты мотора и трансмиссии. Фрикционные компоненты могут изнашиваться быстрей, а в масло могут попадать частицы, образовавшиеся в результате трения. В результате ходовые характеристики могут ухудшиться, а смена передачи перестанет быть плавной. Автовладельцам необходимо беречь коробку во время разгона или торможения.

Устройство гидротрансформатора

О том, что представляет устройство гидромеханической передачи, можно понять, изучив ее конструкцию. Главным узлами являются гидротрансформатор, механическая КП и механизмы управления. Гидротрансформатор – это главный компонент, а выполняет он практически ту же функцию, что и сцепление.  Изучив конструкцию данной детали, можно заметить, что она состоит из трех колес, имеющих специальную форму. Первое колесо – насосное, его назначение выполнять связь между гидравлическим узлом и силовым агрегатом. Второе кольцо – турбинное, оно образует связь с первичным валом коробки. Третье колесо – реакторное, его функция состоит в усилении крутящего момента. Все три компонента закрыты посредством специального корпуса, внутренний объем которого на три четверти заполнен смазочным материалом. От двигателя крутящий момент поступает на насосную часть, затем посредством вращательных движений направляет на турбинное колесо смазочный материал, в результате чего усилие передается на первичный вал. По мере нагрузки гидротрансформатор в автоматическом режиме будет менять момент силы, который в свою очередь, передаваясь к механическим узлам, будет переключаться посредством фрикционных компонентов. Напор жидкости, проходящий от напорного диска к турбине, регулируется также в автоматическом режиме.

Устройство гидротрансформатора

Планетарная коробка передач

В автомате обычно используется планетарная коробка.  Несмотря на ее простое устройство, крутящий момент регулируется нужным образом и направляется к солнечной шестерне. С планетарным механизмом сцеплены шестерни-сателлиты свободного вращения, на которых предусмотрено специальное водило для связи с валом. Крутящий момент будет передаваться через водило в случае нахождения шестерни в заторможенном режиме, а если шестерня будет расторможено, то сателлиты начнут отправлять крутящий момент на нее. О том, как работает гидромеханическая коробка передач можно понять, изучив ее конструкцию. Планетарная КП является одной из разновидностей комбинированной системы. Название узла связано с тем, что сателлиты вращаются вокруг центральной шестерни подобно планетам солнечной системы. Применение данных компонентов в автомате обусловлено простотой модификации передаточного отношения. Для этого достаточно притормозить одну из деталей узла или соединить несколько элементов посредством фрикционной муфты.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Современные автоматические коробки оснащаются электронным управлением, что позволяет выдерживать заданные моменты с более высокой точностью. Если в более старых устройствах речь шла о значении в 6-8%, то КП с электронным управлением выдерживают точность в 1%. Появились новые возможности, исходя из скорости и нагрузки на мотор, компьютер может определить массу транспортного средства и ввести необходимые поправки. Главными компонентами электронной системы управления являются рычаг управления и электронный блок. В данную систему также входят и определенные подсистемы, такие как:

  • Подсистема ручного управления.
  • Система, вырабатывающая управляемые сигналы.
  • Элементы функционирования.
  • Автоматическая защита.
  • Измерительные узлы.
  • Исполнительная система.
Внешний вид роботизированной КП

Плюсы и минусы гидромеханики

Автомобили, оснащенные АКПП, обеспечивают более безопасное и комфортное вождение, поскольку предоставляют возможность сконцентрироваться на дороге, не отвлекаясь на лишние действия. Особое преимущество получают начинающие водители, которым трудно использовать механику.

Важно! Если в автошколе ученик проходит обучение на авто с АКПП, он не сможет управлять транспортным средством с механической КП, так как в водительском удостоверении будет соответствующая пометка.

К преимуществам автоматизированной коробки можно отнести следующее:

  • Передачи не нужно переключать вручную;
  • Выполняется равномерная подача мощности. Авто, оснащенные АКПП, отличаются плавным ходом во время переключения скоростей.
  • В случае с механической КП могут возникнуть трудности с троганием, при резком опускании сцепления двигатель может заглохнуть. В транспортных средствах с «автоматом» данный процесс контролируется электронными компонентами.

У коробки-автомат имеются и свои недостатки, главный из которых – это дороговизна обслуживания. Стоит отметить и высокие требования к условиям эксплуатации. Еще одним минусом является отсутствие возможности завести авто с «толкача», при севшем аккумуляторе.

Гидромеханика – это выбор тех автовладельцев, которые не стеснены в финансовых средствах и не готовы пожертвовать своим комфортом. При грамотном управлении и уходе машина с «автоматом» более надежна и безопасна в управлении.

Гидромеханическая трансмиссия автомобиля, назначение и устройство

На чтение 4 мин. Просмотров 948

Автомобили с гидромеханической трансмиссией приобрели широкую популярность. Транспортные средства с АККП имеют определенные особенности конструкции.

Назначение и устройство гидромеханической трансмиссии легкового автомобиля

Неотъемлемыми элементами конструкции классического устройства автомобиля служат сцепление с КПП. Но меняющийся образ жизни диктует создание оптимального комфорта для водителей. Это ведет к изменению стандартных узлов автомашины. Их все чаще заменяет комбинированная гидромеханическая трансмиссия, в состав которой входит как механическая, так и гидравлическая трансмиссии. В устройствах этого типа передаточное число, крутящий момент меняются постепенно и плавно.

Трансмиссия

 Роль трансмиссии в машине

Для транспортного средства трансмиссией является все, что создает подачу крутящего момента от двигателя к колесам, например, КПП со сцеплением, как это в классических автомобилях. Сегодня в машинах их сменяют на АККП, когда управление облегчается, сцепление не предусмотрено, а переключения производятся автоматически.

Выполнение этих процессов обеспечивает гидромеханическая коробка передач. Для понимания процесса надо знать о двух главных моментах, возникающих при управлении автомобилем:

  • При переключении скоростей трансмиссия отключается от двигателя;
  • После смены дорожных условий выполняется изменение величины крутящего момента.

Это происходит после того, как выжато сцепление и переключена скорость коробкой передач (в обычных машинах). В транспортных средствах с АКПП эти процессы в большинстве случаев производит гидромеханическая коробка передач.

Механизм гидромеханической коробки

В устройство АКПП, применяемом в легковых автомобилях, входят:

  1. Гидротрансформатор;
  2. Управляющие составляющие;
  3. Механическая коробка скоростей.

 Гидротрансформатор

Гидротрансформатор

В современный автомат входит гидротрансформатор, выполняющий в автомобиле с КПП (подает вращающий момент) функции сцепления. Благодаря гидротрансформатору транспортное средство плавно трогается. Снижение динамических нагрузок в трансмиссии приводит к повышению долговечности двигателя, а также остальных механизмов трансмиссии. Уменьшение количества переключений передач уменьшает утомляемость водителя.

Применение гидротрансформатора значительно увеличивает проходимость автомобиля по песку и снегу. Он создает устойчивую силу тяги с очень маленькой скоростью вращения на ведущих колесах, чем увеличивается их сцепление с поверхностью дорожного покрытия. Получается, что использование автоматических трансмиссий рекомендуется на внедорожниках. Гидротрансформатор имеет достаточно несложное устройство и объединяет три колеса:

  • Двигатель с гидротрансформатором связывает насосное;
  • Обеспечивает связь с первичным валом турбинное;
  • Усиливает крутящий момент реакторное.

Турбины на 3/4 помещены в масло и защищены специальным корпусом. Рабочий процесс гидромеханического привода основывается на том, что вращающий момент направляется от двигателя к насосному колесу, к турбинному колесу подается поток масла. Оно раскручивает колесо, и усилие предается на вал коробки скоростей. Весь процесс циркуляции масла проходит по особой траектории: с внешней стороны насосного кольца направляется на турбинное, а далее назад через центр механизма идет к насосному.

Турбина

Гидротрансформатор автоматически меняет крутящий момент по мере нагрузки, далее он передается к механической коробке, и передачи переключаются фрикционными устройствами. Гидравлический привод определяет достаточное передаточное число, изменяя напор жидкости для ее циркулирования между напорным диском и турбинным. Свою работу гидротрансформатор выполняет непосредственно с планетарной коробкой.

Планетарная коробка

В гидромеханической АКПП чаще применяется планетарный механизм. При его простейшем устройстве крутящий момент подается к солнечной шестерне. С нею постоянно сцеплены свободно вращающиеся шестерни-сателлиты. На них предусмотрено водило, связанное с валом.

Если коронная шестерня находится в заторможенном положении, то крутящий момент через водило направляется на ведомый вал. Если шестерня расторможена, тогда сателлиты подают на нее крутящий момент. Ведомый вал при этом неподвижен.

 Достоинства и недостатки автоматической коробки

Плюсы АКПП:

  1. Отсутствие переключения передач вручную;
  2. Осуществление равномерной подачи мощности.

Автомобили автоматическим переключением скоростей отличаются особой плавностью хода. Когда водителю нет необходимости переключаться вручную, то облегчается процесс вождения транспортного средства.
Недостатками считается более сложная конструкция трансмиссий и их большая масса. К недостаткам относится более низкий КПД, снижающий топливную экономичность автомашины.
Это простейший вариант гидромеханической трансмиссии, а сегодня на легковые автомобили устанавливаются более совершенные модели.

Гидромеханическая трансмиссия – что это такое

Что представляет собой гидромеханическая трансмиссия

Гидромеханическая трансмиссия представляет собой комплекс узлов и механизмов, который соединяет двигатель внутреннего сгорания транспортного средства с его ведущими колесами. К тому же такое устройство может применяться для сопряжения мотора и рабочего органа станка.

Конструкция стандартной механической трансмиссии

В большинстве случаев трансмиссия используется для передачи крутящего момента от силового агрегата к рабочим органам. Дополнительно это устройство помогает изменять тяговые усилия, скоростной режим и направление движения транспортного средства.
Конструктивная система трансмиссии достаточно сложная. В нее входят такие элементы, как:

  1. Сцепление. Оно представляет собой специальный механизм, работа которого основана на силе трения и скольжения. Он используется для передачи крутящего момента, плавного изменения передач и некоторых других функций.
  2. Коробка передач. Этот агрегат, основное предназначение которого заключается в изменении частоты и крутящего момента на ведущих колесах, используется во всех без исключения транспортных средствах.
  3. Раздаточная коробка. Она позволяет распределять крутящий момент от ДВС на несколько механизмов посредством использования привода.
  4. Коробка отбора мощности. Эта система используются для привода имеющихся в машине органов оборудования, что установление на шасси. Для этого применяется карданный вал и гидравлический насос.
  5. Главная передача. Его основная функция – увязка мощностных характеристик используемого ДВС с конструкцией автомобиля.
  6. Дифференциал. Этот механизм используется для передачи мощностей. Это происходит посредством того, что он делит единый поток на два дифференциально связанных друг с другом потоки. К тому же он может выполнять аналогичную работу в обратном порядке.
  7. Карданная передача. Ее основное предназначение – передача крутящего момента между валами, что пересекаются.

Дополнительно в состав трансмиссии может входить много других элементов. Это напрямую зависит от того, на каком конкретном транспортном средстве используется данный механизм. К дополнительным агрегатам относятся такие системы, как шарнир равных угловых скоростей, главный фрикцион, входной редуктор, механизм поворота и т.д.

Особенности гидромеханического агрегата

В автомобилях по всему миру большое количество лет использовалась механическая трансмиссия. Для того чтобы ею пользоваться, водителям постоянно приходилось выполнять следующие действия:

  • отключение ДВС транспортного средства на момент переключения;
  • перемещение рычага КПП в нужное положение;
  • возвращение связи ДВС с колесами.

Со временем ситуация немного изменилась, так как инженеры разработали систему гидромеханической трансмиссии. Она существенно облегчает процесс управления автомобилем, так как не требуется от водителя переключения передач самостоятельно. Вместо него это делают специальные автоматические устройства.

Гидромеханическая трансмиссия требует от автомобилиста пользоваться лишь тремя элементами, такими как:

  • педаль газа;
  • педаль тормоза;
  • селектор коробки передач.

Для того чтобы тронуться с места, человеку за рулем необходимо выжать педаль тормоза, переместить селектор в положение D (Drive), отпустить педаль тормоза и начать движение. В дальнейшем между передачами АКПП самостоятельно будет осуществлять регулировку посредством анализа скорости ТС, положении педали газа, оборотов ДВС и многих других факторов.

Таким образом, конструкция гидромеханической трансмиссии имеет определенные изменения. В данный механизм входят такие элементы, как:

  1. Гидротрансформатор. Он работает таким же образом, как и муфта сцепления – передает вращение от работающего силового агрегата на АКПП.
  2. ЭБУ, то есть электронный блок управления. Он принимает информацию от контрольных датчиков, анализирует ее и принимает решение о необходимости изменения передачи в автоматическом режиме.
  3. Фрикционные элементы. Они применяются для того чтобы осуществлять переключение передачи в нужный момент. Отличительной особенностью этих дисков является то, что они постоянно находятся в масляной пропитке. Вследствие этого данные элементы обладают длительным сроком эксплуатации, почти не изнашиваясь во время работы.
  4. Насос. Его основное предназначение заключается в создании давления масла.
  5. Пружины и каналы. Они используются в гидромеханической системе для взаимодействия всех остальных конструктивных деталей в ней.
  6. Механическая коробка. Как и в стандартной КПП, данный механизм обязательно присутствует В АКПП, являясь ее основой.

Таким образом, в настоящее время вследствие большей удобности гидромеханической трансмиссии, она обретает все большую популярность по всему миру.

устройство, принцип работы, особенности, преимущества и недостатки

АКПП (АКП) — автоматическая коробка переключения передач (автоматическая коробка передач, коробка «автомат») является  одним из типов агрегатов, которые используются в устройстве трансмиссии автомобилей и другой техники с ДВС.

Главной задачей автоматической коробки, в отличие от МКПП, является возможность выбора и переключения передач без участия водителя транспортного средства. При этом выбор передачи (передаточного числа) осуществляется в зависимости от целого ряда условий и факторов.

При этом сегодня автоматической трансмиссией в обиходе принято называть любой тип коробок, которые работают по описанному выше принципу (когда переключение передач осуществляется автоматически). Сразу отметим, что называть «автоматом» все без исключения автоматические коробки является ошибкой.

Дело в том, что хотя изначально под АКПП следовало понимать исключительно классический гидромеханический «автомат», сегодня автоматической коробкой также называют роботизированные механические коробки  передач (РКПП, коробка-робот), а также вариаторную коробку передач (вариатор, CVT).[/do]

Важно понимать, что данные типы коробок (робот и вариатор) сильно отличаются от гидромеханической трансмиссии как по устройству и принципам работы, так и по ресурсу, надежности, техническим характеристикам и т.д.  

Содержание статьи

Автоматическая гидромеханическая коробка передач АКПП: особенности и отличия

Как уже было сказано выше, АКПП отличается от «коробки-робот» и вариаторных коробок CVT. В первом случае роботизированная КПП фактически является механической коробкой передач, в которой реализована возможность автоматизированного переключения передач при помощи электронных и механических устройств.

Коробка вариатор и вовсе не является коробкой передач в буквальном смысле, так как вариаторные КПП изменяют передаточное число плавно (бесступенчато). Другими словами, ступени (передачи) в устройстве такой коробки отсутствуют, а сам вариатор относится к отдельной разновидности бесступенчатых трансмиссий.

Если же говорить о классической гидромеханической коробке «автомат» (гидромеханическая передача), данный тип трансмиссии предполагает саму автоматическую коробку с планетарными передачами, а также гидротрансформатор (ГДТ).

При этом гидротрансформатор является обязательным элементом, так как гидромеханическая коробка без данного устройства работать не способна. Отметим, что сам ГДТ не участвует в процессе переключения передач, так как играет роль сцепления, передавая крутящий момент от двигателя на входной вал коробки – автомат.

Также гидротрансформатор гасит вибрации и сглаживает толчки при переходе с одной ступени на другую. Однако с учетом таких особенностей (сочетание механики и гидравлики) под автоматической коробкой передач часто понимают оба данных элемента трансмиссии, то есть саму коробку АКПП и гидротрансформатор.

Преимущества и недостатки АКПП

  • Прежде всего, при учете соблюдения всех правил эксплуатации и своевременного обслуживания, ресурс данного типа коробок больше, в среднем, на 30-50%, чем у аналогов.
  • Еще гидромеханическая АКПП хорошо сочетается с мощными двигателями, то есть коробка способна выдерживать большой крутящий момент.
  • Также следует отметить ремонтопригодность самих коробок «автомат» и гидротрансформаторов, хотя качественный ремонт АКПП все равно остается достаточно дорогим. 

Если говорить о минусах, гидромеханическая АКПП отличается тем, что автомобиль с такой коробкой расходует больше топлива по причине несколько сниженного КПД подобных трансмиссий. Также перед поездкой (даже в теплое время года) рекомендуется прогрев коробок данного типа, которые очень чувствительны к давлению трансмиссионной жидкости.

На владельцев автомобилей с АКПП с целью продления срока службы агрегата накладываются определенные ограничения. Например, запрет на буксировку автомобиля без вывешивания передних колес со скоростью выше 30-40 км/ч на расстояние больше 50-60 км и ряд других.

Также следует выделить повышенные требования к качеству и свойствам рабочей трансмиссионной жидкости ATF, а также необходимость ее периодической замены (каждые 40-60 тыс. км. пробега).

Отдельно специалисты выделяют проблемы с гидроблоком и клапанами (соленоидами). Узкие каналы гидроплиты в процессе эксплуатации забиваются продуктами износа коробки и различными отложениями, клапана также выходят из строя. В результате это приводит к некорректной работе коробки.

Еще на «классических» АКПП, особенно в случае с бюджетными авто, слабым местом является гидротрансформатор, который теряет герметичность и начинает давать течь на относительно небольших пробегах. В таком случае требуется ремонт гидротрансформатора или его замена.

     

Читайте также

Гидромеханическая трансмиссия – все ради комфорта

Гидромеханическая коробка передач: описание, история появления, устройство, принцип работы, разновидности гидромеханических АКПП, различия между планетарным и вальным вариантами. Преимущества и недостатки гидромеханической коробки

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Что будет, если двигатель соединить напрямую с колёсами: машина лениво начнёт движение и поедет с максимальной скоростью 20 км/ч. По законам физики сила, которую должны преодолеть колёса равна F=ma+Fтр , где m — масса автомобиля, Fтр — сила трения с поверхностью земли. Двигатель достигнет максимальной мощности при оборотах 5000 — 6000 об/мин, но в таком режиме работы ресурс агрегата быстро иссякнет.

Чтобы мгновенно стартовать после нажатия педали газа, и защитить двигатель от перегрузки, в машине установлена трансмиссия. Она также способна изменять крутящий момент, ускоряя или замедляя автомобиль. Этот узел трансмиссии называется коробка переключения передач — КПП.

По типу переключения скоростей различают механические и автоматические КПП:

  • механикой полностью управляет водитель, выжимая педаль сцепления и переводя рычаг для изменения скорости;
  • в автоматах работает гидромеханическая передача с минимальным участием водителя.

Гидромеханическое управление облегчает и упрощает работу водителя, снимая часть «обязанностей». Плавность и бесшумность АКПП повышает комфорт вождения при трогании и разгоне. Также ГМП защищает двигатель и коробку от динамических нагрузок, которые может создать водитель, постоянно «выжимая» газ.

Основные элементы гидромеханической коробки передач:

  • гидротрансформатор;
  • масляный насос;
  • коробка передач;
  • система управления.

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Для автомобиля и подобного ему транспортного средства трансмиссией является узел, который передает от двигателей к колесам крутящий момент. Так это выглядит в автомобилях со сцеплением, но их постепенно вытесняют с рынка АКПП. «Автоматы» сегодня ставят все чаще. В них не предусмотрено сцепления, а передачи переключаются автоматически. Гидромеханика помогает облегчить задачу смены передач во время движения. В классических коробках при управлении автомобилем выполняются следующие процессы:

  • отключение трансмиссии от двигателя в момент смены передач;
  • при изменении дорожных условий изменение величины крутящего момента.

Корпус гидротрансформатора вращается вместе с насосным колесом. Турбина с корпусом не связана (за исключением периода блокировки ГТ) – она соединена с валом коробки. Реактор при этом закреплен через обгонную муфту – она не дает ему проворачиваться под напором потока, когда разница в скорости вращения насосного и турбинного колес велика, но позволяет вращаться вместе с ними в одном направлении, когда автомобиль движется с постоянной скоростью и проскальзывание ГТ минимально. Так удается поднять КПД коробки.

Для выполнения этих действий и необходима гидромеханическая АКПП. Она одновременно выполняет функции сцепления и трансмиссии. Эту коробку специально придумали для использования в городских условиях, где постоянно выжимать сцепление может быть проблематично из-за частых остановок в пробках. Управляется автомобиль с гидромеханикой при помощи педалей тормоза и газа.

Разновидности гидромеханики

В состав этой трансмиссии обязательно входит гидротрансформатор, составляющие системы управления и механическая коробка. Она может быть одной из нескольких систем:

  • многовальной;
  • двухвальной;
  • трехвальной;
  • планетарной.

Последняя разновидность коробки наиболее распространена. Она часто устанавливается на легковые автомобили, так как не имеет высокой металлоемкости. Она отличается меньшим шумом при работе, высоким сроком службы и компактностью.

Вальные механизмы можно встретить на грузовиках и автобусах. В них для переключения передач предусмотрены многодисковые муфты, которые помещены в масло. Первая передача и задний ход включаются при помощи зубчатой муфты. Благодаря особому устройству вальных коробок переключение скоростей происходит за счет работы коленчатого вала. Скорость движения при этом не снимается, крутящий момент и мощность не разрываются.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Основное назначение АКПП

О конструкции

Устройство гидромеханической коробки передач предполагает наличие гидравлического трансформатора. Данный элемент, в зависимости от конструктивных особенностей, может быть двух-, трех- и многовальным. Сейчас производителями применяется планетарная автоматическая гидромеханическая коробка передач.

Конструкция стандартной механической трансмиссии

В большинстве случаев трансмиссия используется для передачи крутящего момента от силового агрегата к рабочим органам. Дополнительно это устройство помогает изменять тяговые усилия, скоростной режим и направление движения транспортного средства.
Конструктивная система трансмиссии достаточно сложная. В нее входят такие элементы, как:

  • Сцепление. Оно представляет собой специальный механизм, работа которого основана на силе трения и скольжения. Он используется для передачи крутящего момента, плавного изменения передач и некоторых других функций.
  • Коробка передач. Этот агрегат, основное предназначение которого заключается в изменении частоты и крутящего момента на ведущих колесах, используется во всех без исключения транспортных средствах.
  • Раздаточная коробка. Она позволяет распределять крутящий момент от ДВС на несколько механизмов посредством использования привода.
  • Коробка отбора мощности. Эта система используются для привода имеющихся в машине органов оборудования, что установление на шасси. Для этого применяется карданный вал и гидравлический насос.
  • Главная передача. Его основная функция – увязка мощностных характеристик используемого ДВС с конструкцией автомобиля.
  • Дифференциал. Этот механизм используется для передачи мощностей. Это происходит посредством того, что он делит единый поток на два дифференциально связанных друг с другом потоки. К тому же он может выполнять аналогичную работу в обратном порядке.
  • Карданная передача. Ее основное предназначение – передача крутящего момента между валами, что пересекаются.

Дополнительно в состав трансмиссии может входить много других элементов. Это напрямую зависит от того, на каком конкретном транспортном средстве используется данный механизм. К дополнительным агрегатам относятся такие системы, как шарнир равных угловых скоростей, главный фрикцион, входной редуктор, механизм поворота и т.д.

Устройство гидротрансформатора

Размещают гидротрансформатор между двигателем и механической частью коробки. Он представляет собой соединенные между собой диски с лопастями. Первым идет насосное колесо, которое является ведущим. Оно связывает двигатель и трансформатор. Турбинное является ведомым, оно контактирует с первичным валом. За усиление крутящего момента отвечает реакторное. Турбины практически утопают в масле (погружены в него на три четверти). Их прикрывает корпус, защищающий от попадания в масло посторонних частиц. Во время работы турбины к насосному диску направляется усилие вращающего момента двигателя. Одновременно на турбинный диск направляется под давлением поток масла. Его раскручивает реакторное колесо, располагающееся в центральной части. Возникшее усилие передается на вал КПП.

Работает гидротрансформатор за счет особой циркуляции масла, которое попадает в него с внешней части насосного диска, затем движется на турбинное колесо и возвращается через центральную часть этого узла. Завершается цикл циркуляции масла на насосном диске.Замена крутящего момента в гидротрансформаторе происходит автоматически по мере возрастания нагрузки двигателя. Этот узел отправляет на коробку силу крутящего момента, где при помощи фрикционов происходит включение передач. Нужное передаточное число определяется трансформатором автоматически, в зависимости от его значения изменяется напор циркулирующего масла.

Гидротрансформатор акпп в разрезе

Почему гидромеханика является наиболее надежным типом трансмиссии?

Принцип реализации крутящего момента в автономном режиме через трансмиссионную жидкость позволяет минимизировать влияние человеческого фактора или сторонних воздействий на работу коробки, что полностью предупреждает риск случайной деформации или поломки. Трансмиссионное масло внутри АКПП, помимо преобразования энергии, также выполняет смазывающую и охлаждающую функцию, что увеличивает надежность трансмиссии.

Износ комплектующих внутри гидромеханической коробки-автомат полностью предсказуем, что позволяет точно спрогнозировать ТО и плановую замену отработавших комплектующих. При соблюдении регламента ТО некоторые модели гидромеханические АКПП способны отходить до 300-350 000 км пробега без необходимости в капитальном ремонте – с таким показателем не сравнится ни один другой вид трансмиссии. 

Ссылка на статью:

https://topakpp.ru/kompaniya/news/printsip-raboty-akpp-pochemu-gidromekhanika-schitaetsya-samoy-nadezhnoy-korobkoy/

Контакты АКПП сервиса:
Сайт: https://topakpp.ru/
Телефон: 8 (495) 125-45-97

Планетарный механизм

В большинстве современных АКПП гидротрансформатор действует в паре с планетарной системой. Она занимается передачей крутящего момента к фрикционным муфтам. В самом простом варианте усилие направляется на центральную шестерню (солнечную). Два дополнительных сателлита (вспомогательные шестерни) находятся в постоянной сцепке с центральной шестерней благодаря нанесенным на эти элементы зубчикам. Сателлиты не фиксируются, а свободно вращаются вокруг своих осей. Механизм шестеренок находится внутри коронного колеса, которое в зависимости от включенной передачи фиксируется или приходит в движение. В момент фиксации коронной шестерни начинает двигаться ведомый вал (на него передается усилие). В противном случае сателлиты передают момент на коронную шестерню, оставляя ведомый вал в неподвижном состоянии. Для переключения передач в планетарные АКПП устанавливаются фрикционные муфты. Каждая из них выглядит как несколько дисков, представляющих собой тонкие пластины из гладкого металла. Каждая пластинка покрыта специальным фрикционным составом, предотвращающим ее износ. На части их можно найти шлицы. Между муфтами расположены прокладки. Прижимаются друг к другу они при помощи гидравлического поршня, функционирующего при подаче рабочей жидкости. При возрастании в нем давления фрикционы плотно смыкаются, становясь почти единым целым. После падения давления жидкости в гидравлическом поршне фрикционные диски возвращаются на место с помощью пружины. Работа фрикционов тесно связана с функционированием тормозных и планетарных механизмов. На эти моменты передаются команды системы управления КПП и крутящий момент двигателя. Без их участия не производится торможение двигателем и запуск на буксире. Механический узел действует слаженно и четко.

планетарная система

Важно! В нейтральном положении выключаются фрикционы и тормозные механизмы. При разгоне и переключении передач фрикционы начинают действовать, а планетарные системы вращаются синхронно.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Электронное управление необходимо для точности переключения передач в современных АКПП. Сейчас практически нельзя встретить трансмиссии, работа которых бы не поддерживалась электронными комплектующими. Они отвечают за:

  • Функционирование АКПП. В гидромеханике эта система состоит из регуляторов давления и насосов.
  • Сбор информации о действующей программе управления.
  • Выработку импульсов управления.
  • Исполнение команд при переключении передач.
  • За защиту двигателя и трансмиссии в случае опасной ситуации.
  • За ручное управление, за все операции отвечает блок, а управление происходит за счет рычага.

Электронная часть гидромеханической АКПП

О КПД

Что касается коэффициента полезного действия, он на порядок ниже, чем на вальных КПП.

Максимальное его значение составляет от 0.82 до 0.95. Но при средних оборотах двигателя, данный коэффициент не превышает отметки в 0.75. Эта цифра растет с увеличением нагрузки на гидротрансформатор.

Назначение и устройство гидромеханической трансмиссии легкового автомобиля

Неотъемлемыми элементами конструкции классического устройства автомобиля служат сцепление с КПП. Но меняющийся образ жизни диктует создание оптимального комфорта для водителей. Это ведет к изменению стандартных узлов автомашины. Их все чаще заменяет комбинированная гидромеханическая трансмиссия, в состав которой входит как механическая, так и гидравлическая трансмиссии. В устройствах этого типа передаточное число, крутящий момент меняются постепенно и плавно.


Трансмиссия

Гидромеханическая трансмиссия – что это такое

Гидромеханическая коробка передач: описание, история появления, устройство, принцип работы, разновидности гидромеханических АКПП, различия между планетарным и вальным вариантами. Преимущества и недостатки гидромеханической коробки

Гидромеханика

Гидромеханический автомат — самый распространенный тип автоматических коробок, который встречается практически у всех автопроизводителей. В силу конструктивных особенностей эти автоматы лучше других переваривают большой крутящий момент, поэтому именно их чаще всего устанавливают на тяжелые кроссоверы и внедорожники, а также на полноразмерные седаны. По сути это планетарная коробка передач, соединяемая с мотором через гидротрансформатор. Переключение планетарных рядов в ранних моделях происходило гидромеханически, а теперь — по командам электроники.

На бюджетные модели устанавливают простенькие «четырехступки», хотя их осталось уже мало. Например, популярная коробка DP0/DP2 работает на многих недорогих моделях Peugeot-Citroen и Renault. Характеристика у этой коробки не лучшая, как, впрочем, и надежность: выхаживает она, как правило, не более 120 000 км. Гораздо лучше по надежности (около 200 000 км), да и по алгоритму переключения японские четырехступки Jatco. Их устанавливают на Гранты и Датсуны.

Материалы по теме

Постоянно ужесточающиеся нормы выбросов заставляют производителей увеличивать число передач в автоматах. Но выигрывает от этого не только природа, но и владельцы автомобилей: многоступенчатые коробки позволяют оптимальнее реализовать возможности двигателя и таким образом снизить расход топлива. Даже на относительно недорогих автомобилях, например, Кia Rio или Hyundai Solaris, нынче применяют шестиступенчатые автоматы. Столько же передач и у коробки 09G Tiptronic, устанавливаемой на модели Volkswagen Polo и Skoda Rapid. Средний ресурс при бережной эксплуатации и своевременной замене рабочей жидкости (не реже чем каждые 60–80 тысяч км) составляет 250 000 км.

На более мощных и тяжелых автомобилях количество ступеней в автоматах может доходить до десяти (например, у купе Chevrolet Camaro ZL1 и пикапа Ford F‑150). Но «многоступенчатость» сказывается на надежности. Ведь чем больше передач, тем чаще коробка переключается, а значит больше изнашиваются фрикционы. Кроме того, жесткие ограничения по габаритам приводят к тому, что каждая ступень становится миниатюрнее (без основательного запаса надежности).

Универсальное (и лучшее) решение для города и бездорожья — гидромеханика

Источник: http://zr.ru/content/articles/923714-avtomaticheskie-korobki-peredach-kakuyu-vybrat/

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Для автомобиля и подобного ему транспортного средства трансмиссией является узел, который передает от двигателей к колесам крутящий момент. Так это выглядит в автомобилях со сцеплением, но их постепенно вытесняют с рынка АКПП. «Автоматы» сегодня ставят все чаще. В них не предусмотрено сцепления, а передачи переключаются автоматически. Гидромеханика помогает облегчить задачу смены передач во время движения. В классических коробках при управлении автомобилем выполняются следующие процессы:

  • отключение трансмиссии от двигателя в момент смены передач;
  • при изменении дорожных условий изменение величины крутящего момента.

Корпус гидротрансформатора вращается вместе с насосным колесом. Турбина с корпусом не связана (за исключением периода блокировки ГТ) – она соединена с валом коробки. Реактор при этом закреплен через обгонную муфту – она не дает ему проворачиваться под напором потока, когда разница в скорости вращения насосного и турбинного колес велика, но позволяет вращаться вместе с ними в одном направлении, когда автомобиль движется с постоянной скоростью и проскальзывание ГТ минимально. Так удается поднять КПД коробки.

Для выполнения этих действий и необходима гидромеханическая АКПП. Она одновременно выполняет функции сцепления и трансмиссии. Эту коробку специально придумали для использования в городских условиях, где постоянно выжимать сцепление может быть проблематично из-за частых остановок в пробках. Управляется автомобиль с гидромеханикой при помощи педалей тормоза и газа.

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Разновидности гидромеханики

В состав этой трансмиссии обязательно входит гидротрансформатор, составляющие системы управления и механическая коробка. Она может быть одной из нескольких систем:

  • многовальной;
  • двухвальной;
  • трехвальной;
  • планетарной.

Последняя разновидность коробки наиболее распространена. Она часто устанавливается на легковые автомобили, так как не имеет высокой металлоемкости. Она отличается меньшим шумом при работе, высоким сроком службы и компактностью.

Вальные механизмы можно встретить на грузовиках и автобусах. В них для переключения передач предусмотрены многодисковые муфты, которые помещены в масло. Первая передача и задний ход включаются при помощи зубчатой муфты. Благодаря особому устройству вальных коробок переключение скоростей происходит за счет работы коленчатого вала. Скорость движения при этом не снимается, крутящий момент и мощность не разрываются.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Основное назначение АКПП

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Функции гидротрансформатора

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления в современных АКПП. Благодаря этому узлу автомобиль двигается с места плавно, без рывков. Динамические нагрузки при этом снижаются, что помогает эксплуатировать двигатель в щадящем режиме, повышая его долговечность. При применении гидротрансформатора части трансмиссии служат гораздо дольше. Водитель из-за снижения количества передач утомляется меньше. Гидротрансформаторы рекомендуется применять на внедорожниках, так как с их помощью можно увеличить проходимость автомобиля в тяжелых условиях – по снегу или песку.

Важно! В России также стоит выбирать трансмиссии с этим узлом, так как в зимнее время специальная техника часто не успевает прочищать дороги. Благодаря гидротрансформатору создается устойчивая сила тяги с небольшой скоростью вращения ведущих колес, что повышает их сцепление с дорожным покрытием.

Гидротрансформатор

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Роботы

Роботы можно разделить на две группы. Робот с одним сцеплением — это обычная «механика», у которой сцеплением и переключением передач управляет не водитель, а автоматика. Надежность такого агрегата в теории должна быть самой высокой среди АКП. Но практика это не подтверждает. Например, на редакционной Весте с роботом стояли уже три сцепления при пробеге меньше 45 тыс.км. Коробка Easytronic, которую устанавливали на Опели, мучили владельцев отказами по электронике. По скорости и комфорту переключения робот с одним сцеплением — худшая автоматическая коробка. Основное его преимущество — невысокая цена. Поэтому его ставят в основном на небольшие и недорогие автомобили.

Робот с двумя сцеплениями — более сложный и дорогой. За четные и нечетные передачи в такой коробке отвечают отдельные первичные валы и, соответственно, отдельные сцепления. Если вы, к примеру, двигаетесь на первой передаче, то на другом валу уже включена вторая! Благодаря этому переключение происходит за миллисекунды и рывки при этом не ощущаются.

В подобных коробках могут использоваться как сухие, так и мокрые сцепления. Сухие — менее надежные — иногда их приходится менять при пробеге 30 000 км, редко они дотягивают до 100 тысяч. «Мокрые» DSG, которые выпускает концерн Volkswagen, имеют сносный ресурс — около 150 тысяч км и даже больше при аккуратной манере езды.

Фордовские роботы Powershift с сухими сцеплениями не отличаются ни плавной работой, ни большим ресурсом. Поэтому Ford постепенно отказывается от коробок такого типа, предпочитая классические автоматы.

А вот корейцы, похоже, наоборот, готовы продвигать роботов — коробка 7DCT все активнее прописывается на новых моделях Kia и Hyundai.

Сравнение потребительских параметров основных типов АКП

Гидромеханика

Вариатор

Робот

С одним
сцеплением

С двумя
сцеплениями

ПЛЮСЫ

Отработанность конструкции, некритичность к большим крутящим моментам, живучесть при буксовании

Отсутствие переключений,
простота и дешевизна в сравнении с гидромеханикой

Простота, надежность, высокий ресурс. Допускает буксировку

Быстрые, незаметные переключения, хорошая динамика разгона, экономичность. Допускает буксировку

МИНУСЫ

Несколько меньший КПД, чем у вариатора, заметные переключения при небольшом числе ступеней. Буксировка возможна только на небольшие расстояния

Греется на бездорожье. Буксировка — только непродолжительная

Допускает откатывание машины назад, замедленные реакции, рывки при переключениях

Удорожание конструкции, невысокая надежность блоков управления, низкий ресурс «сухих» сцеплений

Источник: http://zr.ru/content/articles/923714-avtomaticheskie-korobki-peredach-kakuyu-vybrat/

Планетарный механизм

В большинстве современных АКПП гидротрансформатор действует в паре с планетарной системой. Она занимается передачей крутящего момента к фрикционным муфтам. В самом простом варианте усилие направляется на центральную шестерню (солнечную). Два дополнительных сателлита (вспомогательные шестерни) находятся в постоянной сцепке с центральной шестерней благодаря нанесенным на эти элементы зубчикам. Сателлиты не фиксируются, а свободно вращаются вокруг своих осей. Механизм шестеренок находится внутри коронного колеса, которое в зависимости от включенной передачи фиксируется или приходит в движение. В момент фиксации коронной шестерни начинает двигаться ведомый вал (на него передается усилие). В противном случае сателлиты передают момент на коронную шестерню, оставляя ведомый вал в неподвижном состоянии. Для переключения передач в планетарные АКПП устанавливаются фрикционные муфты. Каждая из них выглядит как несколько дисков, представляющих собой тонкие пластины из гладкого металла. Каждая пластинка покрыта специальным фрикционным составом, предотвращающим ее износ. На части их можно найти шлицы. Между муфтами расположены прокладки. Прижимаются друг к другу они при помощи гидравлического поршня, функционирующего при подаче рабочей жидкости. При возрастании в нем давления фрикционы плотно смыкаются, становясь почти единым целым. После падения давления жидкости в гидравлическом поршне фрикционные диски возвращаются на место с помощью пружины. Работа фрикционов тесно связана с функционированием тормозных и планетарных механизмов. На эти моменты передаются команды системы управления КПП и крутящий момент двигателя. Без их участия не производится торможение двигателем и запуск на буксире. Механический узел действует слаженно и четко.

планетарная система

Важно! В нейтральном положении выключаются фрикционы и тормозные механизмы. При разгоне и переключении передач фрикционы начинают действовать, а планетарные системы вращаются синхронно.

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Электронная часть гидромеханической АКПП

Электронное управление необходимо для точности переключения передач в современных АКПП. Сейчас практически нельзя встретить трансмиссии, работа которых бы не поддерживалась электронными комплектующими. Они отвечают за:

  • Функционирование АКПП. В гидромеханике эта система состоит из регуляторов давления и насосов.
  • Сбор информации о действующей программе управления.
  • Выработку импульсов управления.
  • Исполнение команд при переключении передач.
  • За защиту двигателя и трансмиссии в случае опасной ситуации.
  • За ручное управление, за все операции отвечает блок, а управление происходит за счет рычага.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка представляет собой последовательное соединение трансформатора, планетарного узла с фрикционами гидравлической системы управления. Ее основное достоинство – отсутствие необходимости водителю переключать передачи вручную. Электроника делает это точно, благодаря чему отсутствует дискомфорт при движении, а двигатель не подвергается перегрузкам. Их отсутствие помогает сохранить его в целости на долгое время. При начале движения передача мощности также происходит без прерывания и рывков, что делает гидромеханику более совершенной, превосходящей по своим характеристикам механические коробки передач. Не зря их используют не только в автомобилестроении, но и устанавливают на танки (в Америке и Германии).

Важно! Если вы выбираете автомобиль, на котором преимущественно будете двигаться по городу, то стоит выбирать именно гидромеханическую АКПП. С ее помощью у вас не возникнет неудобств при остановках в пробках или на светофорах.

Слабой частью такой АКПП является гидротрансформатор

Недостатком такого механизма является его высокая стоимость и техническая сложность. При переключении передач можно заметить потерю производительности за счет пробуксовки фрикционов и тормозных лент. Слабой частью такой АКПП является и гидротрансформатор, из-за которого теряется крутящий момент. Несмотря на явные преимущества эффективность гидромеханики по результатам замеров составляет 86%, тогда как у обычной коробки она достигает 98%. Еще один недостаток – необходимость устанавливать системы подпитки охлаждения гидроагрегата. Они занимают место под капотом, из-за чего моторно-трансмиссионный отсек имеет большие габариты. Также автомобили с установленной гидромеханикой нельзя завести путем толкания или перемещения его на тросе. Для этой разновидности коробки, как и во всех автоматах, характерно отсутствие возможности регулировать потребление топлива. Описанный вариант гидромеханической АКПП является одним из самых примитивных. Сегодня разрабатываются более совершенные трансмиссии, которые устанавливают на легковые автомобили, выпущенные в последние годы. Гидромеханикой рекомендуется пользоваться тем, кто недавно сел за руль. Для новичка она незаменима тем, что самостоятельно переключать передачи нет необходимости.

Источник: http://AkppGid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

О ресурсе

Сколько может служить пакет фрикционов? Ресурс дисков достаточно большой. Поскольку они постоянно работают в масле, то подвергаются минимальному износу. При своевременной замене трансмиссионной жидкости ресурс фрикционов будет составлять 200-350 тысяч километров. Специалисты заостряют внимание на регламенте замены масла в АКПП. Ведь при игнорировании сроков смазка быстро потеряет свои свойства.

В результате элементы АКПП (в том числе и фрикционы) будет работать в режиме повышенных нагрузок. Их ресурс уменьшается в 3-5 раз. Поэтому так важно вовремя менять трансмиссионное масло. На автоматических коробках данный регламент составляет 60 тысяч километров (не распространяется на трансмиссии с сухим сцеплением). Производится как полная, так и частичная замена. Специалисты рекомендуют использовать первый вариант. При каких температурах начинает выходить из строя накладка? Критические значения для нее – 140-150 градусов. Да, материал может выдержать нагрузку в 300 градусов, однако лишь на доли секунды. Далее бумага начинает осыпаться и гореть. Кстати, от этого страдает не только накладка, но и упорные диски.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Источник: http://motor-zver.ru/sovety/gidromehanicheskaya-transmissiya.html

Введение в гидромеханические трансмиссии

Стоимость топлива и топливосберегающие характеристики бесступенчатых трансмиссий (CVT) увеличили давление, чтобы обеспечить возможность CVT все более и более крупной внедорожной техники. Архитектура гидромеханической трансмиссии позволяет меньшим гидравлическим компонентам обеспечивать экономичную работу вариатора для более крупных машин. В результате количество гидромеханических трансмиссий на рынке растет.

Схема гидромеханической трансмиссии концептуально проста с двумя параллельными трактами мощности ( Рис. 1 ). Гидравлический путь состоит из насоса и двигателя, называемого здесь «вариатором». Механический путь обычно представляет собой вал с одной или двумя шестернями. Эти пути связаны с обычными компонентами механической трансмиссии, такими как шестерни, валы, муфты и, по крайней мере, одна планетарная передача. Возможностей подключения очень много.В данном проекте именно детали этих взаимосвязей составляют основную часть интеллектуальной собственности и пригодности для целевого машинного приложения.

Гидромеханические трансмиссии используются в сельскохозяйственных тракторах давно. Они либо стандартные, либо предлагаются в качестве опции ( Рис. 2 ).

Гидромеханические трансмиссии до сих пор обычно не использовались в землеройном оборудовании. Считается, что сегмент колесных погрузчиков получит наибольшую выгоду от вариатора, и именно здесь можно найти последние предложения.Примеры в Fig. 3 были анонсированы и доступны сейчас или будут в ближайшее время.

Данные конструкции различаются по трем причинам:

  • Первый — это конструкция вариатора и его расположение, например, насос переменного рабочего объема с наклонной шайбой, двигатель постоянного рабочего объема с наклонной осью, установленный внутри.
  • Второй — тип муфты. Общие термины — это входное соединение, выходное соединение и составное разделение.Хотя подробности этой номенклатуры выходят далеко за рамки данной статьи, в ней обычно описывается, подключен ли входной или выходной вал трансмиссии напрямую через передаточное число к одному из валов вариатора. В случае составного разъема ни один из валов вариатора не подсоединяется напрямую.
  • Третий — количество диапазонов или режимов. Это количество различных механических взаимосвязей между механическими и гидравлическими путями за счет включения и выключения любых муфт в системах передач.Обратите внимание, что тип связи не обязательно одинаков для каждого диапазона или режима.

Рассмотрим топливную карту двигателя, показанную на рис. 4 . По вертикальной оси отложена мощность двигателя, по горизонтальной оси — частота вращения двигателя. Пик каждого контура указывает максимальную мощность двигателя для данного расхода топлива. Геометрическое место этих пиков определяет наилучшую скорость двигателя при минимальном расходе топлива.

Рассмотрим трансмиссию, описанную в Рис.5 . График в нижней части рисунка показывает, что для любой данной путевой скорости возможны только одна или две скорости вращения двигателя. Маловероятно, что одна из этих скоростей попадает в линию минимального расхода топлива Рис. 4 . Кроме того, ожидаемые изменения нагрузки, особенно если возникают какие-либо трудности с изменением передаточного числа, могут побудить оператора выбрать более высокую частоту вращения двигателя (более высокий расход топлива) и / или более низкую путевую скорость (более медленное время цикла).

Рассмотрим трансмиссию на рис.6 . График в нижней части рисунка показывает, что для данной путевой скорости возможна почти любая частота вращения двигателя и, следовательно, она может соответствовать частоте вращения двигателя с минимальным расходом топлива, показанной на рис. 4 . Линии оборотов двигателя из графика рис. 5 включены для справки. Поскольку современные гидромеханические вариаторы так хорошо меняют передаточное число, проблем с изменениями нагрузки, как, например, может быть с дискретными ступенчатыми трансмиссиями, мало, если они вообще возникают.

Хотя информация в этой статье может не подготовить вас к проектированию гидромеханической трансмиссии, она позволит вам легче распознать их и их потенциальные преимущества.

ОБ АВТОРЕ: Майк Кронин всю свою карьеру проработал в Caterpillar, работая над внедорожными трансмиссиями, в первую очередь проектированием и разработкой нескольких гидромеханических трансмиссий и систем рулевого управления для гусеничных машин. Он вышел на пенсию в 2010 году, но продолжает работать в компании Caterpillar на неполной ставке. В настоящее время он имеет 23 патента в области трансмиссии.

Комплексное управление гидромеханической регулируемой трансмиссией

Гидромеханическая регулируемая трансмиссия (HMT) имеет преимущества непрерывного изменения и высокой эффективности.Так что это одна из идеальных трансмиссий для тяжелых автомобилей. Процесс непрерывного изменения скорости включает в себя регулирование скорости в диапазоне и сдвиг диапазона. В данной статье предлагается интегрированная стратегия управления HMT. Получен алгоритм стратегии управления скоростью асимметричной насыщенной инкрементальной пропорциональной интегральной производной (ПИД) в условиях диапазона и сдвига диапазона. В этой статье представлена ​​логика переключения диапазонов и стратегии управления переключением диапазонов. Модель контроллера строится в Matlab Simulink и симулируется с моделью транспортного средства, оснащенного двухдиапазонным HMT.Создан прототип HMT-платформы аппаратного моделирования (HILS) интегрированной стратегии управления. Результаты HILS показывают, что процесс переключения диапазона плавный и колебаний скорости не происходит. На стадии стабилизации дроссельной заслонки частота вращения двигателя регулируется до близкой к оптимальной, а правила ее изменения соответствуют результатам моделирования. Стратегия интегрированного контроля разумна.

1. Введение

С развитием автомобильной промышленности заказчики повышают требования к комфорту и топливной экономичности.Передачи важны для удовлетворения требований [1, 2].

Основные характеристики и характеристики передаточного числа HMT показаны на рисунке 1. Входная мощность делится на две части: гидравлическую мощность и механическую мощность в блоке разделения мощности. Гидравлическая трансмиссия включает в себя гидравлический насос переменного рабочего объема и двигатель постоянного рабочего объема. Изменяя рабочий объем насоса, скорость двигателя постоянно изменяется от минимальной (отрицательной) до максимальной (положительной), что определяется как ход.Каждый ход соответствует рабочему режиму механической трансмиссии, который определяется как диапазон. Наконец, два потока мощности сходятся в непрерывно регулируемый поток мощности в блоке слияния.


(a) Основы HMT
(b) Характеристики передаточного числа
(a) Основы HMT
(b) Характеристики передаточного числа

HMT — новая бесступенчатая трансмиссия. Это заставляет двигатель работать в высокоэффективной области, поэтому он имеет преимущество высокой эффективности.И он мог передавать большую нагрузку, чем бесступенчатая трансмиссия ременного типа (CVT). Следовательно, HMT — одна из идеальных трансмиссий для большегрузных автомобилей [3]. И его успешно применяли на большегрузных автомобилях [4–6].

На основе большого количества исследовательских работ по проектированию и моделированию HMT был разработан ряд методов проектирования и анализа. Линарес и др. [5] объяснил основы всех типов трансмиссии CVT и описал конструктивные параметры и основы системы разделения мощности.Макор и Россетти [7] оптимизировали конструкцию HMT и получили хорошую сходимость по скорости и высокий средний КПД. Чтобы разработать систему управления HMT, Чжан и Чжо [8] построили модель HMT, используя принцип динамики. Choi et al. [9] провели тренажер для трактора с ГМТ в режимах работы и движения. И скорость трактора, и частота вращения двигателя могли поддерживаться на желаемых значениях. По сравнению с технологиями проектирования и анализа HMT, контроль HMT все еще находится на ранней стадии разработки.

Процесс изменения скорости состоит из регулирования скорости по диапазону и смещения диапазона. Следовательно, необходимо регулировать скорость в диапазоне, время переключения диапазона и методы переключения. Множество исследований было посвящено регулированию скорости в диапазоне и компонентах управления. Юань и др. [10] и Wei et al. [11] разработал ПИД-регулятор с переменным параметром и изучил систему управления скоростью на HMT. В их исследованиях может быть реализовано отслеживание соотношения скоростей цели. Но их исследования были сосредоточены только на регулировании передаточного числа по дальности.Hu et al. [12] исследовали возможность переключения без отключения электроэнергии. Чжан и Чжо [13] представили метод изменения скорости и сдвига диапазона для достижения самого широкого диапазона скоростей и избежания повторяющегося переключения. Savaresi et al. [14] разработали систему управления, включающую сервоконтроллер на клапане, сервоконтроллер на гидравлическом передаточном числе и синхронизатор. Но улучшение характеристик трактора было достигнуто только за счет замены нынешних насосов / двигателей и датчиков скорости. Tanelli et al. [15] разработали систему управления для трактора, оснащенного HMT, включающую управление переключением одного и двух диапазонов сцепления, а также улучшенное качество переключения.В статье представлен комплексный метод управления HMT. Модель контроллера создается в Matlab Simulink и симулируется с моделью транспортного средства, оснащенного HMT. Проведен тест HILS HMT.

2. Стратегия интегрированного управления HMT

Двухдиапазонный HMT показан на рисунке 2 и проиллюстрирован для иллюстрации метода управления. Двухдиапазонный HMT включает в себя три планетарных редуктора (, и), два тормоза (), один насос переменного рабочего объема () и один двигатель постоянного рабочего объема ().На рисунке 2 это входная скорость HMT и выходная скорость HMT. Когда тормоз включен, а тормоз отпущен, планетарный ряд работает, а HMT работает в гидравлическом диапазоне (). Когда тормоз включен и тормоз отпущен, планетарный редуктор включается и работает, а HMT работает в гидромеханическом диапазоне (HM).


Скоростные характеристики HMT состоят из нескольких связанных бесступенчато регулируемых диапазонов. Следовательно, интегрированная стратегия управления должна включать управление скоростью в диапазоне, логику переключения диапазона, условия переключения диапазона и стратегии управления переключением.

Скорость HMT регулируется в зависимости от скорости автомобиля и открытия дроссельной заслонки. HMT заставляет двигатель и транспортное средство работать различными способами в соответствии с выбранным режимом для достижения ожидаемых характеристик.

3. Стратегия управления скоростью в диапазоне

Стратегия управления скоростью в диапазоне изменяет управляющий ток гидравлического насоса в соответствии с разницей между частотой вращения двигателя и идеальной скоростью. Стратегия регулирования скорости в диапазоне изучалась в течение многих лет, в основном в области ПИД-регулирования, управления отслеживанием передаточного числа и т.д. [10–13].

В определенных дорожных условиях ускорение автомобиля с HMT ограничено крутящим моментом двигателя и максимальным крутящим моментом двигателя. Максимальный крутящий момент двигателя определяется максимальным давлением при условии, что двигатель выбран.

Когда ошибка между фактической частотой вращения двигателя и целевой скоростью больше во время ускорения транспортного средства, градиент диапазона управляющего тока насоса переменного рабочего объема увеличивается в соответствии с алгоритмом PID. И градиент скорости вращения двигателя и сопротивление ускорению транспортного средства увеличиваются, из-за чего гидравлический блок теряет способность ускорять транспортное средство после того, как давление поднимается до максимального давления.Следовательно, когда автомобиль ускоряется, необходимо установить верхний предел насыщения. Когда транспортное средство быстро замедляется, передаточное число HMT должно быстро уменьшаться. Таким образом, нижний предел насыщения при замедлении транспортного средства должен быть больше, чем при ускорении транспортного средства. То есть пределы насыщения асимметричны. В этой статье предлагается стратегия инкрементального ПИД-регулирования скорости асимметричного насыщения HMT в диапазоне, и выводятся общие алгоритмы в каждом диапазоне.

3.1. Универсальный алгоритм инкрементного ПИД-регулятора

Контроллер HMT относится к цифровому блоку управления ПИД-регулятором, и его приращение где-то означает приращение при и означает ошибку при; ,, — коэффициенты соответственно, где,,; относится к коэффициенту масштабирования и относится к интегральному коэффициенту; относится к производному коэффициенту,; означает производную постоянную времени, означает интегральную постоянную времени и означает период выборки.

Результатом является сумма).

3.2. Стратегия инкрементального ПИД-регулятора с асимметричным насыщением в диапазоне

Ошибка контроллера HMT находится где и — это частота вращения двигателя и идеальная частота вращения, соответственно.

Уравнение (2) можно было бы выразить следующим образом, если заменить и током насоса и приращением: где «» определяется рабочими диапазонами HMT. В диапазонах прямой пропорциональности, если передаточное число берется, знак плюс; в противном случае принимается знак минус. В диапазонах обратной пропорции, если передаточное число, берется знак минус; в противном случае используется знак плюса.В двухдиапазонном HMT диапазон H является прямо пропорциональным диапазоном. В положительной половине диапазона, первая буква «±» в (4) принимает знак «плюс». А в отрицательной половине диапазона, вторая принимает знак минус. Диапазон HM — это диапазон обратной пропорции. Аналогично, первый «±» в (4) принимает знак минус, а второй — знак плюс. относится к току накачки при. и — верхний и нижний пределы тока накачки. В двухдиапазонном HMT гидравлический насос с регулируемым рабочим объемом представляет собой аксиально-поршневой насос Sauer Danfoss серии 90, где и mA (предназначен для устранения нулевой мертвой зоны механизма управления рабочим объемом).и представляют собой асимметричные насыщенные верхний и нижний пределы градиента управляющего тока, которые зависят от рабочего объема насоса / двигателя, передаточного отношения, сопротивления транспортного средства и так далее.

На рисунке 2 выходная скорость HMT является функцией скорости двигателя. И подходящие параметры PID, и в (5) для каждого диапазона должны быть выбраны с помощью большого количества моделирования и экспериментов, чтобы уменьшить колебания скорости двигателя. В результате теоретических расчетов и моделирования параметры ПИД-регулятора выглядят следующим образом:,, в диапазоне,,, в диапазоне HM, мА и мА.

4. Логика сдвига диапазона

Логика сдвига диапазона — это порядок диапазонов. Для реализации бесступенчатой ​​трансмиссии элементы переключения диапазона HMT, такие как тормоза, должны управляться последовательно, и HMT может работать в последовательном диапазоне. Логика сдвига диапазона двухдиапазонного HMT показана в таблице 1.


Диапазон Тормоз
Зацепление Расцепление
Диапазон HM Расцепление Зацепление

5.Условия сдвига диапазона

Сдвиг диапазона относится к процессу перехода между двумя соседними диапазонами. Чтобы улучшить качество переключения, условия переключения следующие: (1) Конечная выходная скорость HMT в текущем диапазоне должна быть равна исходной точке целевого диапазона. В каждом диапазоне применяется управление с обратной связью для управления скоростью двигателя. Идеальное время переключения достигается в соответствии с частотой вращения двигателя и частотой вращения двигателя. Целевая скорость двигателя достигается в идеальной точке переключения, когда скорости ведущего и ведомого дисков целевого тормоза равны.В двухдиапазонном HMT вычисляется идеальная скорость от диапазона H до диапазона HM: где,, и — числа зубьев шестерен от входного вала до соответственно; ,, и являются характеристическими параметрами трех планетарных передач. (2) Отклонение частоты вращения двигателя (абсолютное значение) должно быть больше минимального установленного значения. Во избежание повторения переключения необходимо установить минимальное отклонение частоты вращения двигателя. Только тогда, когда отклонение частоты вращения двигателя больше, чем оно может быть разрешено, переключение диапазона разрешено. (3) Условие переключения на более высокую передачу должно быть выполнено.В зависимости от дорожной обстановки водитель выбирает больший диапазон с помощью переключателя диапазонов, чтобы ограничить скорость автомобиля. Только тогда, когда переключателем диапазона разрешено переключение на более высокую передачу, будет выполнено переключение на более высокий диапазон.

В итоге, условия переключения с диапазона H на диапазон HM равны

Условия переключения с диапазона HM на диапазон ниже, где находится установленное значение переключателя диапазонов. Если, выходная скорость HMT равна 0; если, HMT может работать только в диапазоне; и когда HMT может работать в диапазоне HM.- минимальное отклонение частоты вращения двигателя.

6. Стратегии переключения диапазона

В процессе переключения диапазона тормоз текущего диапазона отпускается, и включается тормоз целевого диапазона. Последовательность переключения тормоза определяется логикой сдвига диапазона, а время начала сдвига диапазона определяется условиями сдвига диапазона.

Направление вращения двигателя постоянно во время сдвига диапазона. Но изменение направления крутящего момента двигателя приводит к замене контуров высокого и низкого давления.Между тем, поток мощности в гидравлической системе меняется на противоположный. Скорость двигателя колеблется из-за резкого изменения давления и объемного КПД гидроагрегата. При этом резко меняются скоростные характеристики HMT и изменяются силовые характеристики, что приводит к появлению шума и вибрации.

Именно стратегии переключения диапазонов отвечают за идеальное включение и выключение тормозов, чтобы уменьшить время переключения и ударные нагрузки, а также минимизировать колебания входной и выходной скорости [10].Стратегии сдвига диапазона относятся к параметрам управления и их управляющим сигналам, включая изменение, время начала и время остановки. Стратегии смены диапазона в этой работе включают следующее: (1) Время перекрытия между двумя тормозами. относится ко времени начала включения встречного тормоза и относится ко времени начала отпускания выходящего тормоза. Время перекрытия между тормозами равно (2) Масляный буфер во время отпускания тормоза. На него влияют время начала, время окончания, максимальная ширина импульса и изменение ширины импульса сигнала пропорционального предохранительного клапана.(3) Регулировка рабочего объема насоса. Он определяется временем начала, временем окончания и изменением тока смещения.

Указанные выше время начала и время окончания являются приращениями времени относительно времени начала сдвига диапазона.

Время и изменение управляющих переменных стратегий переключения диапазонов должны определяться посредством ряда моделирования и экспериментов и связаны со следующими факторами: (1) Схема механической трансмиссии. Из-за совпадения зубцов в конструкции механической трансмиссии фактическое передаточное число каждого диапазона не может быть равным идеальному передаточному отношению HMT, которое тесно связано с изменением тока смещения.(2) Характеристики отклика и объемный КПД замкнутого гидравлического контура. Изменение тока смещения может быть достигнуто только при сдвиге диапазона и может вызвать удар, если его синхронизация неверна. То есть ток смещения может изменяться после выключения отходящего тормоза. Его время начала больше нуля, а время окончания связано с характеристиками отклика замкнутого гидравлического контура. На изменение тока смещения влияет объемный КПД замкнутого гидравлического контура.(3) Параметры тормоза. На время перекрытия влияют диаметр гидроцилиндра и ход выходящего и встречного тормозов. На процесс изменения ширины импульса и максимальную длительность импульса пропорционального предохранительного клапана влияют коэффициент крутящего момента фрикционного диска, жесткость и начальное смещение возвратной пружины в выходном тормозе. Диаметр и длина гидравлического контура управления тормозом также влияют на управляющие сигналы.

Хотя стратегии сдвига диапазона различаются для разных схем HMT, существует несколько универсальных правил, а именно: (1) В процессе переключения с диапазона H на диапазон HM изменение тока смещения является отрицательным, в то время как в процессе переключения с диапазона HM на Диапазон H, положительный.(2),, и определяются временем запаздывания механизма управления гидронасосом переменной производительности и временем заполнения тормоза маслом. Если, то. Если, то и. Если, то и; немного меньше. (3) Минимальное давление масла для амортизации давления масла должно быть больше минимального давления масла для перемещения поршня тормоза.

Согласно результатам моделирования, стратегии сдвига диапазона из диапазона в диапазон HM следующие:,, и; мА; , как показано на рисунке 3. Управляющие сигналы от диапазона HM к диапазону такие же, как и при переключении на повышенную передачу по значению и времени, за исключением мА.


7. Моделирование стратегий управления

В соответствии со стратегиями управления модель контроллера построена в Matlab Simulink (рис. 4) и смоделирована с моделью транспортного средства, оснащенного двухдиапазонным HMT. Модель автомобиля построена на MSC Easy5 [16]. Результаты показаны на рисунке 5.


Когда коэффициент сопротивления качению равен 0,02, открытие дроссельной заслонки показано на рисунке 5 (a). Управляющие сигналы и скорости показаны на рисунках 5 (b), 5 (c) и 5 ​​(d).

Перед открытием дроссельной заслонки двигателя (раньше) тормоз включается, а другой отключается. Двигатель находится в режиме холостого хода, HMT находится в нейтральном диапазоне, а автомобиль припаркован. При открытии дроссельной заслонки () сигнал управления начинает усиливаться, HMT переходит на диапазон, и автомобиль трогается с места.

В момент, условия сдвига диапазона HMT удовлетворяются от диапазона к диапазону HM, и контроллер начинает запускать стратегии сдвига диапазона (показанные на рисунке 3). Во время переключения диапазона () сигнал торможения уменьшается, а сигнал торможения постепенно увеличивается.Ток смещения уменьшается на 14 мА (), а частота вращения двигателя немного колеблется. После сдвига диапазона HMT переходит в диапазон HM. При уменьшении рабочего объема гидронасоса автомобиль ускоряется в отрицательной половине диапазона HM. Во время HMT проходит нулевую точку в положительную половину диапазона HM, в которой смещение равно нулю. В положительной половине диапазона HM, когда рабочий объем гидравлического насоса увеличивается в обратном направлении, автомобиль ускоряется.

При уменьшении дроссельной заслонки и уменьшении целевой скорости двигателя ток смещения увеличивается в обратном направлении до тех пор, пока фактическая частота вращения двигателя не станет ниже ее целевой скорости.В момент времени скорость автомобиля начинает снижаться. В момент, когда дроссельная заслонка двигателя закрывается, целевая частота вращения двигателя изменяется, и ток смещения сильно изменяется. В момент, HMT возвращается к положительной половине диапазона HM, и автомобиль непрерывно замедляется. В момент, когда HMT входит в смещение диапазона от диапазона HM к диапазону H, управляющий сигнал тормоза постепенно уменьшается с увеличением управляющего сигнала торможения. Ток смещения увеличивается на 14 мА (), частота вращения двигателя также немного колеблется, и HMT переходит в диапазон H.В момент времени HMT возвращается в нейтральный диапазон.

На Рисунке 5 управляющий ток гидравлического насоса не колеблется в пределах диапазона. Повторяющегося сдвига нет. Двигатель падает до холостого хода после того, как HMT возвращается в нейтральное положение.

Идеальная и фактическая частота вращения двигателя показаны на Рисунке 5 (c). Пуск ракеты-носителя занимает 1,2 с (от 5 до 6,2 с). После запуска транспортного средства, очевидно, больше, чем. От s, поскольку нагрузка на двигатель больше, быстро падает до немного выше.После этого держится около, а максимальная разница составляет 44 об / мин (за исключением нулевых точек гидронасоса и переключения диапазонов). падает до менее чем после закрытия дроссельной заслонки. быстро снижается до. Из-за инерции автомобиля фактическая частота вращения двигателя сохраняется в течение некоторого времени (около 10,1 с) с регулировкой HMT. Когда скорость автомобиля приблизительно равна нулю, двигатель быстро переходит на холостой ход.

Скорость автомобиля показана на Рисунке 5 (d). При трогании с места, ускорении, замедлении и остановке транспортного средства не происходит колебаний скорости во время переключения диапазонов или в нулевых точках.

8. Аппаратное обеспечение в моделировании контура

HILS HMT — это метод тестирования, основанный на системе компьютерного моделирования. В тесте HILS объект HMT заменяет модель HMT в схеме моделирования. И он напрямую управляется контроллером через устройства ввода / вывода и интерфейсную схему.

Благодаря тому, что объект HMT подключен к схеме моделирования, этот тест может дополнительно подтвердить надежность результатов моделирования. Этот метод позволяет проверить правильность стратегии управления на основе компьютерного моделирования HMT и точно настроить параметры управления.Он также может проверить правильность имитационной модели HMT. Это особенно эффективно для использования модели серого ящика для описания HMT, которую трудно описать математической моделью.

На основе испытательного стенда динамического моделирования мощностью 330 кВт исходные объекты нагрузки приводят в движение и нагружают HMT в соответствии с динамическими характеристиками двигателя и транспортного средства посредством модели вождения в реальном времени. В этой системе HMT является материальным объектом, а все остальные части являются моделями или управляются моделями.Система HILS показана на рисунке 6. И некоторые объекты теста HILS показаны на рисунке 7.


Программное обеспечение HILS HMT состоит из модели контроллера HMT, модели двигателя, моделей автомобилей в реальном времени, и целевые окна в реальном времени. Под управлением модели двигателя в реальном времени компонент нагрузки 2 испытательного стенда динамического моделирования, который работает в соответствии с характеристиками двигателя, обеспечивает питание HMT. Под управлением модели транспортного средства в реальном времени компонент нагрузки 1 загружает HMT в соответствии с характеристиками движения транспортного средства.Модель контроллера осуществляет управление HMT в реальном времени в соответствии со стратегиями управления. HMT регулирует передаточное число в соответствии с изменением условий работы транспортного средства, что позволяет двигателю работать примерно с оптимальной скоростью (наилучшая экономия топлива или наилучшая производительность).

Входными данными модели двигателя в реальном времени является крутящий момент нагрузки, а выходными данными — частота вращения двигателя. На испытательном стенде динамического моделирования компонент нагрузки 2, моделирующий двигатель, находится под управлением режима постоянной скорости.Детектор скорости и крутящего момента 2 передает крутящий момент нагрузки обратно на компьютер моделирования. Результат расчета модели двигателя в реальном времени передается компоненту нагрузки 2.

Модель двигателя в реальном времени может быть описана следующим образом: где — инерция смоделированного двигателя, — статический выходной крутящий момент смоделированного двигателя, — крутящий момент нагрузки по обратной связи. датчика крутящего момента, является выходной скоростью компонента нагрузки 2, является управляющим напряжением контроллера компонента нагрузки 2, и является коэффициентом линейного преобразования управляющего напряжения компонента нагрузки 2.

В компьютерной имитационной модели входными и выходными данными модели транспортного средства являются выходная скорость и крутящий момент нагрузки HMT, соответственно. На испытательном стенде динамического моделирования компонент нагрузки 1, моделирующий транспортное средство, находится под управлением режима постоянного крутящего момента. Чтобы обеспечить соответствие входных и выходных данных расчетам в имитационной модели, необходимо ввести «виртуальную ось» в модель транспортного средства в реальном времени.

Выходной крутящий момент модели транспортного средства в реальном времени: где — жесткость на кручение виртуальной оси, — это демпфирование виртуальной оси, — это выходной крутящий момент модели транспортного средства в реальном времени, — это сигнал скорости обратной связи датчика скорости, — угловая скорость эквивалентной инерции транспортного средства, — это управляющее напряжение контроллера компонента нагрузки 1, и — это коэффициент линейного преобразования управляющего напряжения компонента нагрузки 1.

Под нагрузкой компонент 1, работающий без нагрузки в ручном режиме управления, результаты теста переключения диапазона HMT показаны на рисунке 8. Рисунки показывают, что процесс переключения диапазона плавный и колебаний скорости не происходит. Это показывает, что стратегия управления сдвигом диапазона, определяемым скоростью двигателя, является разумной. Когда нагрузка увеличивается, выходная скорость явно колеблется в процессе сдвига диапазона. В нем говорится, что стратегии управления сдвигом диапазона необходимы.

Когда компоненты нагрузки 1 и 2 управляются автоматически, кривая дроссельной заслонки двигателя показана на рисунке 9 (a), а отклики HMT показаны на рисунке 9 (b).Основные показатели эффективности показаны на рисунках 9 (c) и 9 (d). Как показано на рисунке 9, при изменении дроссельной заслонки двигателя передаточное число HMT изменяется под управлением модели контроллера. На стадии стабилизации дроссельной заслонки частота вращения двигателя регулируется до близкой к оптимальной, а правила ее изменения соответствуют результатам моделирования. Благодаря регулировке характеристик двигателя и инерции автомобиля двигатель может работать на максимальной скорости в течение длительного времени.

9. Выводы

(1) Предлагается интегрированная стратегия управления HMT.Получен алгоритм стратегии асимметричного насыщенного инкрементального ПИД-регулирования скорости в условиях диапазона и сдвига диапазона. В этой статье представлена ​​логика переключения диапазонов и стратегии управления переключением диапазонов. (2) Модель контроллера построена в Matlab Simulink и смоделирована с моделью транспортного средства, оснащенного двухдиапазонным HMT. Результаты моделирования показывают, что под управлением предложенных стратегий двигатель работает со скоростью, близкой к идеальной, и транспортное средство соответствует требованиям вождения с изменением дроссельной заслонки.(3) Выполняется HILS-тест HMT. Результаты испытаний показывают, что процесс переключения диапазона плавный и колебаний скорости не происходит. На стадии стабилизации дроссельной заслонки частота вращения двигателя регулируется до близкой к оптимальной скорости, а правила ее изменения соответствуют результатам моделирования. (4) Результаты демонстрируют, что модель HMT верна, а стратегия управления разумна. Система HILS работает надежно и соответствует требованиям исследования динамических характеристик HMT.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51175449) и Программой научных исследований высшего образования провинции Хэбэй (грант № Z2015081).

Проектирование и управление гидромеханической трансмиссией вездехода

https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2020.104052Получить права и содержание

Особенности

Гидромеханическая силовая установка Предлагается прототип системы.

В системе можно использовать метод разделения мощности и рекуперативное торможение.

Подробно обсуждается метод расчета параметров гидромеханической системы.

Управление ADRC адаптировано для управления соотношением скоростей системы.

Движением транспортного средства можно управлять с помощью определенного передаточного числа.

Abstract

Исследуется гидромеханическая бесступенчатая трансмиссия вездехода.Коробка передач с одинарной планетарной передачей и входным дифференциалом. Гидравлический насос с регулируемой регулировкой и гидравлический двигатель оснащены для увеличения диапазона скоростей. Анализируется влияние параметров на скорость и крутящий момент. Изучен метод расчета параметров системы. Алгоритм управления активным подавлением помех с упреждающей компенсацией принят для управления соотношением скоростей. Создан прототип гидромеханической бесступенчатой ​​трансмиссии. Динамические характеристики транспортного средства и регулировка передаточного числа исследуются путем моделирования и экспериментов.Проверяются и обсуждаются характеристики вождения и торможения автомобиля. Результаты показывают, что ускорение и замедление транспортного средства можно контролировать, изменяя коэффициент смещения. Управление активным подавлением помех с упреждающей компенсацией эффективно при управлении соотношением скоростей. Он снижает погрешность передаточного отношения бесступенчатой ​​трансмиссии и обладает хорошей адаптируемостью. Результаты могут быть использованы для оптимизации конструкции и стратегии управления гидромеханической бесступенчатой ​​трансмиссией.

Ключевые слова

Гидромеханическая

Бесступенчатая трансмиссия

Гидростатическая трансмиссия

Управление ADRC

Регенеративное торможение

Передаточное число

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2020 Elsevier Ltd. .

Рекомендуемые артикулы

Ссылки на статьи

гидравлическая трансмиссия | технология | Britannica

гидравлическая трансмиссия , устройство, использующее жидкость для передачи и изменения линейного или вращательного движения и линейной или вращающей силы (крутящего момента).Существует два основных типа гидравлических систем передачи энергии: гидрокинетические, такие как гидравлическая муфта и гидротрансформатор, которые используют кинетическую энергию жидкости; и гидростатические, которые используют энергию давления жидкости.

Гидравлическая муфта — это устройство, соединяющее два вращающихся вала. Он состоит из крыльчатки с лопастями на приводном валу, обращенной к рабочему колесу с аналогичными лопастями на ведомом валу, причем рабочее колесо и рабочее колесо заключены в кожух, содержащий жидкость, обычно масло ( см. Рисунок ).Если нет сопротивления вращению ведомого вала, вращение ведущего вала заставит ведомый вал вращаться с той же скоростью. Нагрузка, приложенная к ведомому валу, замедлит его, и крутящий момент, или крутящий момент, имеет одинаковую величину на обоих валах. В правильно спроектированной гидравлической муфте при нормальных условиях нагрузки скорость ведомого вала примерно на 3 процента меньше скорости ведущего вала. С помощью черпаковой трубки количество жидкости в муфте и скорость ведомого вала можно изменять.Поскольку между рабочим колесом и рабочим колесом нет механической связи, гидравлическая муфта не передает удары и вибрации.

Гидравлический преобразователь крутящего момента аналогичен гидравлической муфте с добавлением неподвижного лопаточного элемента, расположенного между рабочим колесом и рабочим колесом. Все три элемента заключены в кожух, содержащий жидкость, обычно масло. Эффект неподвижного элемента заключается в том, что крутящий момент или крутящий момент на ведомом валу превышает крутящий момент на приводном валу.Когда ведомый вал остановлен (заклинивает), крутящий момент на нем является максимальным и может в 3,5 раза превышать крутящий момент приводного вала. Гидравлический преобразователь крутящего момента действует как трансмиссия с бесступенчатой ​​регулировкой скорости, обеспечивая более высокий крутящий момент при низкой выходной скорости. В автоматических трансмиссиях для автомобилей он может использоваться как частичная или полная замена коробки передач и сцепления.

Гидравлические трансмиссии гидростатического типа представляют собой комбинацию гидравлических насосов и двигателей и широко используются в станках, сельскохозяйственной технике, угледобывающей технике и печатных станках.Двигатель и насос можно широко разделить и соединить трубопроводом. Такая система, использующая воду под давлением, была построена в Лондоне в 1882 году и до сих пор используется для привода механизмов для подъема мостов и работы подъемников.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Разработка гидромеханической трансмиссии (ГМТ) для бульдозеров

Образец цитирования: Мицуя, Х., Отани, К., Ишино, Т., Маруяма, Р. и др., «Разработка гидромеханической трансмиссии (HMT) для бульдозеров», Технический документ SAE 941722, 1994, https://doi.org/10.4271/941722.
Загрузить Citation

Автор (ы): Хироюки Мицуя, Кейджи Отани, Цутому Ишино, Рюичи Маруяма, Тосиюки Акасака

Филиал: Komatsu Ltd.

Страниц: 12

Событие: Международный конгресс и выставка по внедорожникам и силовым установкам

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Транзакции SAE 1994: Журнал коммерческих автомобилей-V103-2

Что такое гидростатическая передача

Передача энергии с использованием взаимосвязанных устройств из одной точки в другую называется передачей энергии.Механическая, электрическая, гидродинамическая, гидромеханическая и гидростатическая трансмиссии — вот некоторые категории трансмиссии мощности. В эту статью вошла тема гидростатическая трансмиссия . Но некоторые подробности, касающиеся других методов передачи энергии, также перечислены ниже.

Механическая трансмиссия: В системах трансмиссии этого типа используются валы, шестерни, преобразователи крутящего момента, цепи и ремни для преобразования механической энергии в кинетическую энергию. Передача мощности от двигателя на колеса автомобиля — это приложение.

Электрическая передача: В электрической передаче электрический генератор используется для преобразования механической энергии в электрическую, а с помощью электродвигателя она преобразуется обратно в механическую энергию. Электрическая передача происходит в трансформаторах.

Гидродинамическая трансмиссия: В гидродинамической трансмиссии гидродинамический насос и гидродинамический двигатель соединены вместе. Выработка энергии является результатом изменения скорости жидкости при ее прохождении через канал.Автомобиль с автоматической коробкой передач — одно из применений гидродинамической трансмиссии.

Гидромеханическая трансмиссия: В гидромеханической трансмиссии используется схема разделения мощности для повышения эффективности коробок передач и обеспечения гибкости. Этот метод передачи преобразует входную энергию как в механическую, так и в гидростатическую энергию и подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Теперь мы можем перейти к гидростатической трансмиссии. Что такое гидростатическая трансмиссия? Проще говоря, это гидравлическая система, в которой гидравлический насос или аккумулятор будет приводить в действие двигатель, используя жидкость, проходящую через гибкие шланги.В гидростатической трансмиссии шестерни не требуются для преобразования вращающей механической энергии из одного источника в другой. Потому что, когда объем насоса и двигателя фиксированный, тогда сама гидростатическая трансмиссия будет действовать как редуктор. Гидростатическая трансмиссия подходит для приложений, требующих переменной выходной скорости или крутящего момента. Некоторые из этих приложений включают оборудование для обслуживания полей для гольфа, комбайны, тракторы, траншеекопатели, сельскохозяйственную и крупную строительную технику. Преимущества системы гидростатической трансмиссии:

  • При постоянной входной скорости гидростатическая трансмиссия может обеспечивать регулируемую выходную скорость и наоборот.
  • За минимальный период времени возможно обратное направление вращения выхода.
  • Регулировка скорости, мощности и крутящего момента возможна с гидростатической трансмиссией.
  • Плавное и контролируемое ускорение.
  • Быстрый ответ.
  • Точная скорость при переменной нагрузке.
  • Гидростатическая трансмиссия может заглохнуть без повреждений и перегрева.
  • Легкость управления.
  • Обеспечивают динамическое торможение.
  • Гидростатическая трансмиссия может передавать мощность от одного первичного двигателя в разные места.
  • Компактный размер.

Компоненты, необходимые для системы гидростатической трансмиссии, включают корпус трансмиссии (для удержания компонентов на месте и для перекачки жидкости), нагнетательный насос (для обеспечения начального давления масла в корпусе и для заполнения контура маслом), входной вал (для приема энергии от двигателя и для вращения нагнетательного насоса), аксиально-поршневой насос (вращает входной вал и перекачивает масло в двигатель), шланги / канал (для соединения насоса с двигателем), клапаны сброса давления (обеспечивают альтернативный путь для масла, когда увеличивается давление), двигатель (приводит в движение выходной вал), наклонную шайбу (изменяет рабочий объем поршневого насоса) и обратный клапан (используется в замкнутом контуре).

Также читайте: Типы гидравлических насосов — обзор


Как работает гидростатическая трансмиссия?

Мы знаем, что каждая гидравлическая система требует гидравлической жидкости, и она хранится в резервуаре. В системе гидростатической трансмиссии, когда двигатель работает, он вращает ведущий вал и входной вал, соединенный с ним. В системе с замкнутым контуром движение этого входного вала будет вращать как нагнетательный, так и поршневой насос. В результате нагнетательный насос будет всасывать масло из бачка в картер трансмиссии.Возвратно-поступательное движение поршня из-за изменения угла наклонной шайбы заставляет масло проходить через шланги в направлении двигателя.

Также читайте: Как работают антиблокировочные тормоза?


Классификация системы гидростатической трансмиссии

Систему гидростатической трансмиссии можно классифицировать по пространственному расположению, передаточному отношению и конструкции схемы. Каждая из этих классификаций упоминается ниже.

Рядный, U-образный, S-образный и раздельный — это 4 различных конфигурации гидравлического насоса и двигателя, основанные на пространственном расположении. Линейная конфигурация будет содержать регулируемый насос и двигатель постоянного рабочего объема, подключенные непосредственно в линию. U-образная конфигурация аналогична In-line за исключением того, что двигатель подключается под насосом, а входной вал и вал двигателя вращаются в одном направлении. Подобно U-образной конфигурации, для S-образной конфигурации двигатель находится под насосом / первичным двигателем.Но мотор находится за насосом. В раздельной конфигурации двигатель и насос разделены шлангами высокого давления. Эта конфигурация имеет отдельные шланги для подачи и отвода жидкости.


Четыре классификации гидростатической трансмиссии на основе передаточного отношения: насос постоянного рабочего объема и двигатель постоянного рабочего объема, насос переменного рабочего объема и двигатель постоянного рабочего объема, насос постоянного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема, насос переменного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема. -двигатель.


Пространственная гибкость — единственное преимущество насоса фиксированного рабочего объема с подключением двигателя фиксированного рабочего объема. Эта комбинация будет иметь постоянное передаточное число. Итак, чтобы получить переменную выходную скорость, необходимо изменить скорость первичного двигателя. В насосе с переменным рабочим объемом и двигателе с постоянным рабочим объемом скорость двигателя может быть изменена путем изменения потока насоса. Насос постоянного рабочего объема и соединение двигателя переменного рабочего объема обычно называют системой постоянной мощности.Потому что эти соединения будут обеспечивать постоянную мощность и переменный крутящий момент с переменной выходной скоростью. Насос переменного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема представляют собой наиболее гибкую конфигурацию, обеспечивающую регулируемую выходную скорость.


Замкнутая и разомкнутая трансмиссии — это две классификации гидростатической трансмиссии, основанные на конструкции схемы. В трансмиссии с открытым контуром жидкость из двигателя направляется в резервуар, и насос снова будет всасывать эту жидкость.Но в трансмиссии с замкнутым контуром жидкость из двигателя будет напрямую поступать во входное отверстие насоса, и для этого требуется нагнетательный насос. Простая система передачи с открытым контуром будет содержать такие элементы, как резервуар, всасывающий фильтр, предохранительные клапаны, насос, двигатель, трубопровод с разъемами, фильтр обратной линии и блок управления. Помимо системы передачи с разомкнутым контуром, для системы передачи с замкнутым контуром требуется блок подающего или нагнетательного насоса и двойной ударный клапан.

Гидромеханические трансмиссии для железнодорожных вагонов и тепловозов большой мощности

Испытания коробки передач

Испытания, проведенные в течение нескольких лет, показали, что можно быстро и легко менять комбинации передач, останавливая все вращающиеся части коробки передач и путем правильной блокировки различных зубчатых передач в неподвижном состоянии.

Нет большой разницы в работе между полной остановкой шестерен, вращающихся, например, при 1500 об / мин, которая требуется после остановки и повторного запуска при 1000 об / мин, и прямым переходом с 1500 об / мин на 1000 об / мин с помощью синхронизатора:

  • В первом случае работа тормоза пропорциональна 152, т.е. 225;
  • во втором случае синхронизатор поглощает работу, пропорциональную (152 × 102), т.е. 125.

В первом случае тормоз поглощает почти вдвое больше работы синхронизатора , но этот тормоз, внешний по отношению к коробка передач может быть правильно рассчитана на .

С точки зрения себестоимости он имеет то преимущество, что он уникален, тогда как в случае второй синхронизатор должен быть размещен в коробке передач для каждого передаточного числа , что изменяет размеры коробки передач в чувствительной способ. С другой стороны, работа синхронизаторов в масле неравномерна в зависимости от его вязкости и, следовательно, от его температуры.

С конструктивной точки зрения корпус синхронизаторов часто приводит к увеличению диаметра шестерен, даже если это означает уменьшение ширины зубьев.В случае внешнего тормоза, с другой стороны, можно уменьшить диаметр шестерен за счет увеличения ширины зубьев, что при той же передаваемой мощности снижает инерцию и, следовательно, кинетическую энергию в соотношение кубиков диаметров.

Затем расчет показывает, что для остановки такой коробки передач и ее перезапуска расход энергии очень мал и соответствует лишь крошечной части мощности двигателя, к которому он прикреплен.

В результате тормозное устройство, необходимое для остановки коробки передач, имеет вполне разумные размеры.

Тормозные накладки, обычно используемые в промышленности, идеально подходят для этого типа работ, поскольку время торможения невелико (1 секунда), а средняя температура накладок остается низкой, что обеспечивает хорошие условия эксплуатации и чрезвычайно низкий износ.

Другими словами, гидравлическая трансмиссия мощностью 800 л.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *