Принцип работы гидромеханической коробки передач: Электронный архив УГЛТУ: Invalid Identifier

Опубликовано 02.11.1986 от alexxlab Оставить комментарий

Содержание

Гидромеханические коробки передач.

Гидромеханические коробки передач

Гидромеханическая передача является комбинированной, в которой наряду с гидротрансформатором применяется ступенчатая коробка передач. Обычно такую коробку передач сокращенно называют ГМП или ГМКП.

Гидротрансформатор, как и гидромуфта был изобретен немецким профессором Германом Феттингером в начале прошлого века. Прежде чем найти применение на автомобилях, эти гидродинамические передачи использовались в судостроении.

На автомобилях ГМП впервые появилась в США — в 1940 г. коробка Hydramatic была установлена на автомобилях Oldsmobile. В настоящее время в США гиромеханическими коробками передач оснащаются почти 90 % легковых автомобилей, а также все городские автобусы и значительная часть грузовых автомобилей.
В Европе массовое применение гидромеханических коробок передач началось только в начале семидесятых годов прошлого века, когда эти передачи нашли применение в автомобилях Mercedes-Benz

, Opel, BMW.

Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидро¬трансформатором устанавливают специальную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки. Такая гидромеханическая передача является бесступенчатой и позволяет получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

В гидромеханических передачах в основном применяются механические планетарные коробки передач, которые легко поддаются автоматизации, но иногда используют и вальные ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.

Устройство и работа гидротрансформатора, а также его отличие от гидромуфты подробнее рассмотрено здесь.

Достоинством такой передачи является относительная простота конструкции и управления по сравнению с автоматизированной передачей. Однако наиболее часто гидротрансформатор используется в сочетании двух- или трехступенчатой коробкой передач без стандартного фрикционного сцепления.
Коробки передач выполняются вальными или чаще планетарными. Управление переключением передач автоматическое или полуавтоматическое.

***

Двухступенчатая вальная коробка передач

Гидротрансформатор в сочетании с двухступенчатой вальной коробкой передач применяется в гидромеханической передаче автобуса ЛиАЗ-677М (

рис. 1).
Она представляет собой редуктор с расположенными внутри него валами: первичным 3, вторичным 11 и промежуточным 15. Первичный вал связан с турбиной гидротрансформатора, а вторичный вал – с карданной передачей трансмиссии. Первая (понижающая) передача имеет передаточное число 1,79, а вторая передача – прямая, т. е. ее передаточное число равно единице.

Особенностью такой коробки передач является то, что для включения передач наряду с зубчатой муфтой используются многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле.
Ведущие диски фрикционов – стальные, а ведомые – металлокерамические. Они устанавливаются на внутренних или наружных шлицах и имеют возможность незначительного перемещения в осевом направлении. В разъединенном положении пакет дисков удерживают пружины, сжимание дисков происходит от воздействия масла, подаваемого в цилиндр включения фрикциона.

11. При включении второй передачи срабатывает фрикцион 6, который блокирует первичный вал 3 с вторичным валом 11. Муфта 8 устанавливается в нейтральное положение.

Для движения задним ходом муфта 8 перемещается в правое положение и блокирует зубчатое колесо 10 с вторичным валом 11, затем включается фрикцион 5. Крутящий момент передается через зубчатые колеса 4, 16, 13, 12, 10 на вторичный вал 11 коробки передач.

При включении фрикциона 2 происходит блокировка гидротрансформатора, когда турбинное и насосное колеса жестко соединяются друг с другом, и он переходит в режим гидромуфты.

***

Трехступенчатая планетарная коробка передач

В гидромеханических передачах наибольшее применение нашли планетарные коробки передач. Они обладают компактностью, пониженным уровнем шума при работе и длительным сроком службы. Переключение передач в них происходит практически без разрыва потока мощности.

Основным звеном планетарной коробки передач является планетарный ряд (рис. 2), состоящий из эпициклического (коронного) зубчатого колеса 1, солнечного зубчатого колеса 2, водила 3 и сателлитов 4.
Оси сателлитов установлены на водиле и вращаются вместе с ним, т. е. они подвижны. В зависимости от того, какой элемент планетарного ряда является ведущим, а какой заторможен, происходит изменение передаточных чисел планетарного ряда.

Двухступенчатые коробки передач имеют один планетарный ряд. Многоступенчатые могут иметь два и более планетарных рядов, которые связаны друг с другом.
Торможение элементов планетарных рядов при переключении передач производится фрикционными муфтами (фрикционами) или ленточными тормозными механизмами.

Конструкция гидромеханической передачи легкового автомобиля, в которой гидротрансформатор сочетается с трехступенчатой планетарной коробкой передач представлена на рис. 3.

Гидротрансформатор 1 состоит из трех колес с лопастями. Вал 2 турбинного колеса является ведущим валом коробки передач. Ведомый вал

12 коробки передач расположен соосно с ведущим валом. Коробка передач включает два одинаковых планетарных ряда 7 и 8, три многодисковых фрикциона 5, 6, 9 и два ленточных тормозных механизма 4, 10.

Переключение передач осуществляется включением фрикционов и тормозных механизмов в различных комбинациях (рис. 4).
В нейтральном положении включен тормозной механизм 10 (рис. 3) и сблокирована муфта 13 свободного хода. Ведомый вал 12 не вращается.

На первой передаче включены фрикцион 6 и тормозной механизм 10, а также включена муфта

13 свободного хода. Эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 8 вращается с угловой скоростью ведущего вала 2, а солнечное зубчатое колесо заторможено, водило вращает эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 7, в котором солнечное зубчатое колесо также заторможено. Ведомым является водило этого ряда, выполненное заодно с ведомым валом 12. Муфта свободного хода 13 включена.

На второй передаче включены фрикцион 5 и тормозной механизм 10. Эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 8 вращается свободно, а планетарного ряда 7 – с угловой скоростью ведущего вала 2.
Так как солнечное зубчатое колесо заторможено, то вращается водило и ведомый вал

12. Муфта свободного хода 13 включена.

На третьей передаче включены фрикционы 5 и 6, а также тормозной механизм 10. Эпициклическое зубчатое колесо и водило планетарного ряда 8 ведущие. С такой же угловой скоростью вращаются эпициклические зубчатые колеса и водило планетарного ряда 7, т. е. ведущий и ведомый валы вращаются с одинаковой частотой.

7. Так как эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 7 заторможено, ведомым является водило, связанное с ведомым валом 12.
Муфта свободного хода 13 заблокирована.

***

Управление гидромеханической коробкой передач

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Устройство гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач. Гидротрансформатор не обеспечивает требуемого диапазона передаточных чисел при высоком КПД, отключения ведущего вала от ведомого и движения автомобиля задним ходом. Поэтому на автомобилях применяют гидротрансформаторы в сочетании с механическими ступенчатыми коробками передач, т. е комбинированные гидромеханические коробки передач.

Гидротрансформатор состоит из рабочих колес с лопатками: ведущего (насосного), ведомого (турбинного) колес и неподвижного рабочего колеса, воспринимающего реактивный момент. Каждое рабочее колесо закреплено на своем валу: насосное колесо крепится на валу маховика двигателя; турбинное колесо крепится на первичном валу коробки передач; рабочее колесо соединяется с неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода.
Коробка передач (двухступенчатая) состоит из первичного, вторичного и промежуточного валов с зубчатыми колесами, фрикционных сцеплений включения понижающей и «прямой» передач и соединения насосного и турбинного колес, зубчатого венца и зубчатой муфты включения передачи заднего хода с пневмоцилиндром и пружиной на штоке, большого и малого шестеренчатых насосов, центробежного регулятора.
При работающем двигателе насосное колесо воздействует лопастями на жидкость, заставляя ее не только вращаться вместе с ним, но и перемещаться вдоль лопастей по направлению к выходу, вследствие чего поток жидкости проходит через турбинное колесо, затем через реактор и возвращается к входу в насосное колесо. Жидкость циркулирует по замкнутому кругу. При этом насосное колесо передает энергию потоку жидкости, а она — турбинному колесу. Величины передаваемой потоком энергии и силового воздействия на лопасти зависят от величины скорости жидкости и ее направления.
У автомобильных гидротрансформаторов реактор соединен с его неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода. При изменении направления момента рабочего колеса (из-за увеличения угловой скорости турбины) рабочее колесо отключается и вращается свободно, не воспринимая реактивного крутящего момента. С уменьшением угловой скорости турбинного колеса механизм свободного хода заклинивается, рабочее колесо снова останавливается и начинает воспринимать крутящий момент. Такие гидротрансформаторы называются комплексными. Для повышения КПД гидротрансформаторы блокируют, соединяя насосное и турбинное колеса с помощью фрикционного сцепления.
В нейтральном положении фрикционы понижающей и «прямой» передач, соединения насосного и турбинного колес выключены и крутящий момент на ведомый (вторичный) вал не передается. На понижающей передаче включается фрикцион. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса понижающей передачи промежуточного вала и зубчатую муфту включения ведомого (вторичного) вала. Переключение на прямую передачу происходит автоматически, одновременным выключением фрикциона передачи. Момент от ведущего (первичного) вала передается через фрикцион прямой передачи на ведомый (вторичный) вал.
Для движения автомобиля задним ходом зубчатая муфта вводится в зацепление с блоком зубчатых колес заднего хода, сжимая пружину включения зубчатой муфты. Затем включается фрикцион понижающей передачи. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса промежуточного вала, блок зубчатых колес заднего хода и зубчатую муфту на ведомый (вторичный) вал, который вращается в направлении, противоположном вращению ведущего (первичного) вала.

Гидромеханическая коробка передач

Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 3.4к.

Традиционное устройство автомобиля включает в себя в качестве обязательного элемента его конструкции такие узлы, как сцепление и КПП. Однако меняющийся стиль и образ современной жизни, с уклоном в сторону обеспечения все большего комфорта, приводит к изменению этих традиционных узлов машины. Им на смену зачастую приходит гидромеханическая трансмиссия.

Трансмиссия? А это что такое и зачем?

Для автомобиля трансмиссией будет всё, что обеспечивает поступление крутящего момента к колёсам от двигателя, в том числе КПП и сцепление. В классическом транспортом средстве это было именно так. Но, как уже отмечалось выше, в современных легковых автомобилях им на смену приходит АККП. В этом случае управление машиной значительно упрощается – не надо пользоваться сцеплением и переключать вручную КПП. Педаль сцепления просто-напросто отсутствует, а переключения выполняются автоматически.

Происходит это благодаря гидромеханической коробке передач. Чтобы понять, что это такое, лучше всего вспомнить о двух основных моментах, возникающих во время управления автомобилем:

необходимости отключения от двигателя трансмиссии при переключении передач;
изменении значения крутящего момента, передаваемого от мотора к колесам при изменении дорожных условий.

В обычной автомашине это происходит при нажатии на сцепление и переключении ручки коробки передач. Однако в машинах с АКПП подобное действие во многих случаях выполняет гидромеханическая коробка передач.

Об устройстве гидромеханической коробки

Говоря про устройство применяемой в составе легкового автомобиля гидромеханической коробки передач, надо отметить ее основные узлы:

гидротрансформатор;
управляющие механизмы;
механическая коробка передач.

Про гидротрансформатор

Основой гидромеханического автомата является гидротрансформатор. Фактически в гидромеханической АКПП он выполняет роль, аналогичную сцеплению в обычном автомобиле – передает момент от двигателя к коробке.

Как видно из рисунка, устройство гидротрансформатора довольно простое и включает в себя три колеса специальной формы:

насосное, осуществляющее связь между двигателем и гидротрансформатором;
турбинное, выполняющее связь с валом (первичным) коробки передач;
реакторное, предназначенное для усиления крутящего момента.

Все эти турбины закрыты специальным корпусом и на три четверти погружены в масло, заполняющее внутренний объем. Гидромеханический привод работает таким образом – насосное колесо, на которое поступает вращающий момент от двигателя, вращаясь, направляет на турбинное колесо поток масла, которое им раскручивается и предает усилие на вал коробки передач.

Происходит циркуляция масла по сложной траектории – с внешней части насосного кольца на внешнюю часть турбинного, а затем через центр устройства обратно к насосному. Следствием такого движения является гидромеханическая передача момента к коробке передач от мотора.

Такой гидромеханический привод обладает особенностью – из-за присутствия третьего, реакторного колеса, возможно усиление передаваемого момента. Происходит это благодаря его расположению в центре гидротрансформатора.

Когда осуществляется гидромеханическая передача момента, поток масла от турбинного колеса направляется к центру устройства и затем возвращается обратно к насосному. Однако на его пути расположено реакторное колесо, и поток, оказывая на него давление, вызывает с его стороны ответную реакцию, которая, воздействуя на турбину, усиливает момент, переданный от насосного колеса.

Такое дополнительное воздействие, возникающее, когда происходит гидромеханическая передача мощности от мотора, приводит к тому, что она увеличивается. Величина усиления зависит от разности скоростей межу колесами гидротрансформатора, чем она больше, тем более значительным оно будет. Это особенно полезно при начале движения, когда выполняется гидромеханическая передача мощности от двигателя, работающего на холостом ходу, к неподвижной трансмиссии.

Очень полезным фактом являет то, что гидравлический привод автоматически устанавливает нужное передаточное число между колесами и двигателем, благодаря изменению величины напора жидкости при ее передаче между напорным и турбинным дисками.

Однако диапазон такого изменения достаточно небольшой, и при этом отсутствует возможность, используя гидромеханический привод, разорвать связь между трансмиссией и мотором, поэтому гидротрансформатор работает последовательно с планетарной коробкой, позволяющей устранить отмеченные недостатки.

Про планетарную коробку

В гидромеханической АКПП чаще всего используется планетарный механизм, устройство которого понятно из приведённого ниже рисунка.

В самом простейшем варианте крутящий момент поступает на солнечную шестерню 6, с которой шестерни-сателлиты 3 находятся в постоянном зацеплении, они свободно вращаются на своих осях. На них установлено водило 4, соединенное с валом 5, сателлиты 3 постоянно находятся в зацеплении с шестерней 2, на внутренней поверхности которой имеются зубья.

Когда коронная шестерня 2 заторможена, момент через водило 4 поступает на ведомый вал, а когда шестерня расторможена, то сателлиты передают момент на нее, а ведомый вал остается неподвижным.
В АКПП используются фрикционные муфты сцепления и ленточные тормоза, а управление ими осуществляется с помощью гидромеханической системы, представляющей собой различные каналы, пружины и насос для создания давления масла.

Достоинства и недостатки гидромеханической коробки

В соответствии с приведенным описанием конструкцию гидромеханической коробки передач можно представить как последовательное соединение гидротрансформатора, коробки передач (обычно планетарной) с фрикционами, а также гидравлической системой управления.
Достоинством такой АКПП считаются:

исключение ручного переключения передач;
обеспечение передачи мощности без прерывания и рывков, особенно при начале движения.

Однако такая АКПП обладает и своими недостатками. Один из них – потеря крутящего момента, вызванная тем, что в состав автоматизированной коробки входит гидротрансформатор.

По данным проведенных замеров, эффективность подобной АКПП не превышает восьмидесяти шести процентов, тогда как у обычной механической коробки она составляет девяносто восемь процентов.

Однако это самый простой вариант гидромеханической АКПП, разрабатываются и устанавливаются на легковые автомашины новые, значительно более совершенные варианты подобной коробки.

Гидромеханическая коробка позволяет освободить водителя от их переключения при движении автомашины, что особенно актуально для начинающих водителей, повысить безопасность движения и обеспечить при этом дополнительный комфорт.

Мне нравится1Не нравится

Что еще стоит почитать

Гидромеханическая коробка передач что это такое: принцип действия видео

Одним из элементов системы управления автомобилем является гидромеханическая трансмиссия. Благодаря ей водитель может переключать передачи плавно и без рывков. Гидромеханическая коробка передач — что это такое? Давайте разберемся.

Гидромеханическая коробка передач

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.

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

Основное назначение АКПП

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.

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

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.

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

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.

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.

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:

Гидротрансформатор;
Управляющие составляющие;
Механическая коробка скоростей.

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

Отсутствие переключения передач вручную;
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 коробка передач (ГМП) — это трансмиссия высокой проходимости с автоматическим управлением. ГМП поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных режимах движения, упрощая процесс вождения. Подобные коробки используют в легковых автомобилях, грузовиках, автобусах, в тяжёлой технике мощностью до 1000 л. с. Гидромеханические коробки передач производят компании ZF, Borg Warner, Aisin, Mercedes-Benz, Voith, Honda, Allison, Caterpillar, Komatsu, БелАЗ и др.

Роль АКПП с гидромеханическим управлением
Функции гидротрансформатора
Конструкция гидромеханики
Как работает вальная кпп
Как работает планетарная кпп
Электронная часть гидромеханической акпп
Сильные и слабые стороны гидромеханики
Перспективы использования гидромеханической коробки передач
Заключение

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+F_тр , где m — масса автомобиля, F_тр — 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.

Функции гидротрансформатора

Гидромеханическая коробка передач работает за счёт движения жидкости, которую качает масляный насос. Главный «потребитель» масла — гидротрансформатор (ГДТ). ГДТ преобразует и передаёт крутящий момент от коленчатого вала в трансмиссию через работу жидкости.

Конструктивно ГДТ представляет собой набор лопастных колёс, «запертых» в герметичной камере в форме бублика:

насосное колесо приварено к чаше корпуса и соединено с коленвалом;
турбина через ступицу насажена на вал трансмиссии, и механически не связана с насосным колесом;
реакторное колесо установлено между турбиной и насосом. Предназначено для усиления крутящего момента.

Гидромеханическая коробка передач начинает работать с запуском двигателя: включается масляный насос и насосное колесо. На лопасти колеса попадает жидкость и раскручивается вокруг оси ГДТ. Под действием центробежной силы масло отбрасывается на лопасти турбины, проходит через реактор и возвращается к насосному колесу. Под давлением потока лопатки турбины начинают вращаться, передавая крутящий момент по валу в коробку передач.

Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращаются колёса ГДТ, а крутящий момент снижается. Без реактора «бублик» работал бы только в режиме гидромуфты, передавая вращение без трансформирования. В момент, когда скорости насоса и турбины выравниваются, реактор начинает свободно вращаться, усиливая давление жидкости, попадающей на лопасти насоса.

Большая часть энергии двигателя уходит на перемещение и нагрев масла в ГДТ. В результате снижается общий КПД, и растёт расход топлива. Для устранения этого недостатка в «бублик» устанавливают муфту блокировки с фрикционной накладкой. При включении муфты двигатель и трансмиссия жёстко сцепляются, и передача момента происходит без потерь.

Передаточное число гидротрансформатора достигает максимально 2,5 — 3, что не достаточно для устойчивой работы двигателя в разных режимах движения машины. Нет возможности включить задний ход, поскольку колёса ГДТ вращаются только в одном направлении. Для компенсации этих недостатков гидромеханическая коробка передач оснащена дополнительным узлом.

Конструкция гидромеханики

В ГМП применяют простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счёт различных передаточных чисел зубчатых передач.

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханической коробки передач вального типа похоже на механическую КПП. Преобразование крутящего момента происходит ступенчато через включение и отключение зубчатых передач, расположенных на параллельных валах. Количество и размер шестерённых пар соответствует определённому передаточному числу.

Первичный, входной вал, получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно сцепленных шестерней мощность передаётся на вторичный вал, а затем на колёса. Для получения прямой передачи, в конструкцию добавляют промежуточный вал, а первичный и вторичный валы располагают на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей применяются многовальные конструкции с 4 и более валами. Работа коробки при этом усложняется, увеличиваются габариты и масса. Подобные ГМП встречаются на грузовиках-тягачах.

Зубчатыми передачами управляют фрикционные многодисковые муфты. Муфта становится тормозом, когда соединяется с корпусом ГМП. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на фрикционы. Благодаря фрикционам скорость переключается плавно, а использование гидропривода ускоряет торможение.

Гидромеханические коробки передач вального типа плохо справляются с растущей тягой от повышения грузоподъёмности транспорта, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает массу и габариты конструкции. По этим причинам вальные КПП заменяют на планетарные передачи.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать в гидромеханическую КПП планетарный механизм вместо ступенчатой конструкции по следующим причинам:

компактные размеры;
плавная и быстра работа;
нет разрыва в передаче мощности при переключении передач;
большое количество передаточных чисел за счёт использования многорядных конструкций.

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерней: с внутренними зубьями — короны, с внешними зубьями — солнца. Между ними обкатываются зубчатые колёса сателлиты, оси которых закреплены на раме-водиле. В зависимости от конструкции водило соединено с выходным валом или коронной шестерней.

Устройство планетарной коробки определяет её принцип действия. Чтобы изменить крутящий момент гидротрансформатора, один из элементов планетарной передачи вращают, а другой элемент затормаживают. Третий элемент становится ведомым, а его скорость определяется числом зубьев всех шестерней.

Для получения прямой передачи водило и солнечную шестерню жёстко соединяют. Корона не может проворачиваться относительно закреплённой системы, поэтому механизм вращается как единый узел. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы получить задний ход, центральные шестерни вращают в одну сторону. Для этого останавливают сателлиты, блокируя водило.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используют тормозные ленты или фрикционные диски. Блокировочные элементы работают в автоматическом режиме по сигналу электроники.

Электронная часть гидромеханической акпп

В гидромеханическом автомате отсутствует сцепление, поэтому каждая ступень коробки снабжена элементом переключения. Работу элементов контролирует электронный блок ЭБУ, связанный с блоком управления двигателем. Во время переключения передач автоматически регулируется частота вращения мотора, что помогает достичь оптимальных рабочих характеристик агрегата.

Система электронного управления гидромеханической коробки передач разбита на подсистемы:

измерительную — для сбора параметров с датчиков давления, температуры и т.д.;
функциональную — для управления маслонасосом, регуляторами давления и т.д.;
управляющую — для выдачи сигнальных импульсов.

Для автоматизации управления помимо ЭБУ в систему входят электроклапаны, датчики, усилители, регуляторы, корректирующие элементы и т.д. Электроклапаны — соленоиды, расположены в гидроблоке, и по сигналу ЭБУ открывают канал гидроплиты для прохода жидкости к фрикционам, гидротрансформатору и другим узлам.

http://akppgid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html
Источник http://autodont.ru/transmission/gidromexanicheskaya-transmissiya
http://akppoff.ru/korobka-avtomat/gidromehanicheskaya-korobka-peredach

Принцип работы акпп с гидротрансформатором. Гидромеханическая трансмиссия – все ради комфорта

История создания гидромеханической коробки передач может быть использована для иллюстрации титанических усилий автопроизводителей, постаравшихся сделать комфорт автомобиля, оснащенного автоматической КПП, одним из основных преимуществ.

В первой половине прошлого века, даже после получения легковым автомобилем мягкой пневматической резины, более или менее рациональной компоновки и распределения массы машины, езда, особенно в городских условиях, по-настоящему «выматывала душу». Что лучше всего чувствуют пассажиры — это рывки и дерганье автомобиля из-за резкой смены крутящего момента на колесах.

На полки истории был отправлен не один десяток всевозможных приспособлений, делающих момент переключения передачи менее болезненным, пока в 50-х годах прошлого века не появился гидротрансформатор, лежащий в основе принципа работы гидромеханической коробки передач. По-настоящему новая конструкция коробки передач начала массово применяться в 60-е на дорогих и тяжелых лимузинах и машинах представительского класса.

Помимо дискомфорта для пассажиров, скачкообразное изменение вращающего момента разрушает узлы и детали трансмиссии. Для тяжелых магистральных грузовиков можно использовать повышенное число передач, позволяющих сглаживать перегрузки трансмиссии. Но для легковых автомобилей гидромеханическая коробка передач была реальным способом улучшить условия управления.

С внедрением гидромеханической передачи автомобиль получил неоспоримые преимущества:

появилась возможность трогаться с места настолько плавно, что момент начала движения можно было просто не уловить визуально;
при движении и маневрировании на малых скоростях, сопоставимых со скоростью движения пешехода, управление машиной осуществляется легко и точно, что практически невозможно при механической КПП из-за ее очень длинной первой передачи;
ударные колебания и крутящие нагрузки практически не оказывают негативного воздействия на элементы трансмиссии.
для водителя комфорт управления машиной увеличился как минимум вдвое.

К сведению! Вопрос обеспечения надлежащего уровня плавности и комфорта движения легендарной советской «Чайки» ГАЗ-13 был решен конструкторами только после установки на автомобиль гидромеханической АКП, частично скопированной с американского аналога Borg-Warner.

Наряду с гидромеханическими автоматами в легковом автомобильном сегменте прочно закрепились автоматические трансмиссии с вариаторами и роботизированная «механика», практически не уступающая в удобстве и комфорте первым двум, но значительно экономичнее и дешевле. Но до сих пор гидромеханическая коробка передач остается основой для самых надежных и совершенных «автоматов».

Конструктивно автоматическая трансмиссия на основе гидромеханической коробки передач очень сильно отличается от устройства механической КПП, сложнее ее и значительно дороже, поэтому она более уязвима к нарушениям в обслуживании и использовании.

Устройство гидромеханической автоматической коробки передач

Принцип работы гидромеханической коробки передач основан на способности гидротрансформатора выступать в качестве немеханического преобразователя-регулятора крутящего момента двигателя.

Первая и основная особенность гидромеханического автомата — это отсутствие механизма включения-выключения сцепления . Практически всем водителям нравится управление без использования педали сцепления. Если учесть, что при движении в городской черте водителю с ручной механической коробкой приходится выжимать педаль не менее ста раз в течение часа, избавление от подобной нагрузки не прошло незамеченным. Поэтому для современного городского автомобиля автоматическая коробка передач становится фактически признанным стандартом, для дизельных двигателей — особенно.

В устройстве гидромеханической коробки выделяют три основных узла — гидротрансформатор, блок управления и планетарный механизм переключения передач.

Сердце гидромеханической коробки передач

Гидротрансформатор коробки работает по схеме: «насос — гидравлическая турбина» и обеспечивает посредством динамического давления масла на лопатки турбины передачу вращающего момента на вал коробки переключения передач. Задача насоса или насосного колеса мало чем отличается от аналогичного, используемого в центробежных насосах: под действием центробежных сил придать потоку масла больший динамический напор. Раскрученное маховиком коленвала колесо выбрасывает под определенным углом мощный масляный поток на периферийную часть наружной части обода турбины — на лопатки турбинного колеса. Под напором масла турбина преобразует энергию масла во вращение.

В конструкции гидротрансформатора коробки передач предусмотрено еще одно колесо с лопатками. Между двумя основными колесами установлен очень важный элемент — специальный спрямляющий аппарат, именуемый реактором, или статором. Он выполнен в виде кольца с профилированными лопатками, направляющими поток жидкости, выходящий из гидравлической турбины, на вход насосного колеса.

Внимание! Как видно из рисунка-схемы, поток жидкости, выброшенной насосом на лопатки турбины, передает ей часть энергии и далее, разворачиваясь на направляющем аппарате реактора, создает дополнительный момент вращения, что и обуславливает увеличение вращающего момента.

Вначале, когда автомобиль только начинает движение, и педаль тормоза еще не отпущена, реактор полностью заблокирован. Отпускаем педаль, и турбина гидромеханической части коробки передач начинает работать. При достижении скорости вращения турбины в 80% от скорости насосного колеса реактор выводится из работы обгонной муфтой. Благодаря кратковременному и плавному увеличению момента вращения, скорость вращения турбинного колеса и связанных с ним всех элементов трансмиссии происходит тоже плавно. С применением реактора вращающий момент на выходном валу гидротрансформатора в момент старта или разгона автомобиля увеличивается примерно до двух с половиной раз.

Система управления переключением передач

Малый диапазон возможного изменения момента и скорости вращения вынудил проектировщиков дополнить гидротрансформатор механической коробкой переключения передач. В гидромеханической коробке-автомате для легкового транспорта используют несколько редукторов планетарной передачи, включаемых в работу с помощью фрикционных муфт. Включение фрикциона осуществляется сжатием пакета фрикционных накладок с помощью гидравлического поршня особой конструкции.

Насос, запитывающий гидравлику привода, обычно устанавливается в непосредственной близости от гидротрансформатора. Для управления гидравлическими клапанами и золотниками системы в современных авто применяют электромагнитные соленоиды, управляемые электроникой. Для компенсации ударных контактных нагрузок применяют обгонные муфты, что добавляет плавности при вхождении в зацепление шестерен коробки.

К сведению! В большинстве современных гидромеханических коробок-автоматов реализована функция автоматического выключения гидротрансформатора при движении на скорости более 20-25 км/ч. Это позволяет значительно уменьшить потери, связанные с передачей момента, особенно при высоких оборотах вращения, когда гидравлические потери растут быстрее механических.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Очень серьезным аргументом автоматов с гидромеханическим «бубликом» является относительно отработанная и совершенная конструкция устройства. Большой ресурс, тщательно подобранные гидравлические жидкости и сплавы для валов и зубчатых передач. При надлежащем уходе и аккуратном использовании гидромеханическая коробка передач служит значительно дольше новомодных конкурентов в виде вариаторов, роботизированных или преселективных коробок DSG.

Многие специалисты считают, что за гидромеханической коробкой передач останется значительный сегмент легкового автотранспорта — внедорожники и автомобили повышенной проходимости.

Косвенным подтверждением того факта, что коробка передач на основе гидромеханической схемы еще длительное время будет интенсивно применяться в широком спектре моделей легковых автомобилей, являются последние разработки законодателей автомобильной моды — немецких автопроизводителей. Известной в Германии фирмой ZF практически для всех топовых моделей BMW, AUDI и MERCEDES уже сейчас запущена в пробную эксплуатацию гидромеханическая коробка-автомат с 7-ю ступенями и рекордными характеристиками включения. Кроме того, концерн MERCEDES-BENZ выпустил свой вариант гидромеханической коробки передач с 7-ю ступенями под названием 7G-Tronic.

Причина такой популярности достаточно проста и очевидна. Ведь кроме надежности, гидромеханическая коробка позволяет уверенно работать с двигателями большой мощности и с рабочим объемом более трех литров. Гидромеханическая коробка уйдет в небытие не раньше самого двигателя внутреннего сгорания.

На видео показано строение гидромеханической коробки-автомат:

На автомобилях ГМП впервые появилась в США — в 1940 г. коробка Hydramatic была установлена на автомобилях Oldsmobile . В настоящее время в США гиромеханическими коробками передач оснащаются почти 90 % легковых автомобилей, а также все городские автобусы и значительная часть грузовых автомобилей.
В Европе массовое применение гидромеханических коробок передач началось только в начале семидесятых годов прошлого века, когда эти передачи нашли применение в автомобилях Mercedes-Benz , Opel , BMW .

Устройство и работа гидротрансформатора, а также его отличие от гидромуфты подробнее рассмотрено .

В некоторых случаях гидротрансформатор устанавливается дополнительно к стандартному фрикционному сцеплению и ступенчатой коробке передач, при этом переключение передач происходит ручным способом.
В такой конструкции достаточно однодискового сцепления, так как оно служит только для отключения первичного вала коробки передач от турбинного колеса трансформатора при переключении передач, а плавность увеличения крутящего момента обеспечивает гидротрансформатор.
Достоинством такой передачи является относительная простота конструкции и управления по сравнению с автоматизированной передачей. Однако наиболее часто гидротрансформатор используется в сочетании двух- или трехступенчатой коробкой передач без стандартного фрикционного сцепления.
Коробки передач выполняются вальными или чаще планетарными. Управление переключением передач автоматическое или полуавтоматическое.

Двухступенчатая вальная коробка передач

Гидротрансформатор в сочетании с двухступенчатой вальной коробкой передач применяется в гидромеханической передаче автобуса ЛиАЗ-677М (рис. 1 ).
Она представляет собой редуктор с расположенными внутри него валами: первичным 3 , вторичным 11 и промежуточным 15 . Первичный вал связан с турбиной гидротрансформатора, а вторичный вал – с карданной передачей трансмиссии. Первая (понижающая) передача имеет передаточное число 1,79 , а вторая передача – прямая, т. е. ее передаточное число равно единице.

При включении первой передачи срабатывает фрикцион 5 , который блокирует зубчатое колесо 4 с первичным валом 3 . Муфта 8 при этом смещается влево и блокирует зубчатое колесо 7 с вторичным валом 11 .
Крутящий момент передается через зубчатое колесо 4 первичного вала, зубчатые колеса 16 и 14 промежуточного вала и зубчатое колесо 7 на вторичный вал 11 . При включении второй передачи срабатывает фрикцион 6 , который блокирует первичный вал 3 с вторичным валом 11 . Муфта 8 устанавливается в нейтральное положение.

Для движения задним ходом муфта 8 перемещается в правое положение и блокирует зубчатое колесо 10 с вторичным валом 11 , затем включается фрикцион 5 . Крутящий момент передается через зубчатые колеса 4, 16, 13, 12, 10 на вторичный вал 11 коробки передач.

Трехступенчатая планетарная коробка передач

Основным звеном планетарной коробки передач является планетарный ряд (рис. 2 ), состоящий из эпициклического (коронного) зубчатого колеса 1 , солнечного зубчатого колеса 2 , водила 3 и сателлитов 4 .
Оси сателлитов установлены на водиле и вращаются вместе с ним, т. е. они подвижны. В зависимости от того, какой элемент планетарного ряда является ведущим, а какой заторможен, происходит изменение передаточных чисел планетарного ряда.

Гидротрансформатор 1 состоит из трех колес с лопастями. Вал 2 турбинного колеса является ведущим валом коробки передач. Ведомый вал 12 коробки передач расположен соосно с ведущим валом. Коробка передач включает два одинаковых планетарных ряда 7 и 8 , три многодисковых фрикциона 5, 6, 9 и два ленточных тормозных механизма 4, 10 .

Переключение передач осуществляется включением фрикционов и тормозных механизмов в различных комбинациях (рис. 4 ).
В нейтральном положении включен тормозной механизм 10 (рис. 3 ) и сблокирована муфта 13 свободного хода. Ведомый вал 12 не вращается.

На первой передаче включены фрикцион 6 и тормозной механизм 10 , а также включена муфта 13 свободного хода. Эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 8 вращается с угловой скоростью ведущего вала 2 , а солнечное зубчатое колесо заторможено, водило вращает эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 7 , в котором солнечное зубчатое колесо также заторможено. Ведомым является водило этого ряда, выполненное заодно с ведомым валом 12 . Муфта свободного хода 13 включена.

На второй передаче включены фрикцион 5 и тормозной механизм 10 . Эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 8 вращается свободно, а планетарного ряда 7 – с угловой скоростью ведущего вала 2 .
Так как солнечное зубчатое колесо заторможено, то вращается водило и ведомый вал 12 . Муфта свободного хода 13 включена.

На третьей передаче включены фрикционы 5 и 6 , а также тормозной механизм 10 . Эпициклическое зубчатое колесо и водило планетарного ряда 8 ведущие. С такой же угловой скоростью вращаются эпициклические зубчатые колеса и водило планетарного ряда 7 , т. е. ведущий и ведомый валы вращаются с одинаковой частотой.

На передаче заднего хода включен фрикцион 6 и тормозной механизм 4 . Водило планетарного ряда 8 заторможено, а эпициклическое зубчатое колесо ведущее.
Солнечное зубчатое колесо вращается в обратном направлении, в этом же направлении вращается солнечное зубчатое колесо планетарного ряда 7 . Так как эпициклическое зубчатое колесо планетарного ряда 7 заторможено, ведомым является водило, связанное с ведомым валом 12 .
Муфта свободного хода 13 заблокирована.

Впервые столкнулся с этим типом коробки передач, взяв в середине нулевых в аренду в Италии Fiat Grande Punto с 90-сильным турбодизелем и однодисковым роботом.

Машина один раз настолько быстро предательски покатилась назад, что едва не повредила стену замка, стоявшего там с XIV века. Из других воспоминаний — безобразный разгон, неадекватное поведение в пробках. Редакционные Веста и Иксрей с АМТ также показали себя не с лучшей стороны во время поездок по городу. Дерганые и неприятные в управлении машины. Да и ресурс сцепления, по словам коллеги, постоянно ездящего на , оказался весьма невысок.

Короче, мое мнение: однодисковый робот — ни за что. Лучше танцевать джигу на педалях служебного в диких московских пробках, когда десяток километров порой продираешься час, чем такие автоматы.

Робот с двумя сцеплениями

Примеры использования: некоторые модели Mercedes-Benz, BMW, Mini, Ford, большинство автомобилей концерна Volkswagen, включая Audi, Skoda, Seat.

Суть идеи состоит в том, что за четные и нечетные передачи отвечают отдельные первичные валы и, соответственно, отдельные диски сцепления. Если вы движетесь на первой передаче, то второй вал уже вращается на второй! За счет этого переключение происходит очень быстро — за миллисекунды. Человек на такую проворность неспособен. При этом никакие рывки во время смены передач практически не ощущаются. Используются как «мокрые» диски сцепления, работающие в масле, — тогда это шестиступенчатая коробка DSG 6, так и «сухие» — 7-ступенчатая DSG. «сухих» сцеплений весьма ограничен и практически никогда не достигает 100 000 км пробега, а при агрессивной езде не превышает порой 30 000 км.

Шкода с роботизированной коробкой передач DSG. Мечта на протяжении первых 30–80 тысяч километров пробега.

Личные впечатления ограничиваются поездками на автомобилях, которые нашему издательству предоставляют для испытаний российские представительства различных марок. Машины эти практически новые, с небольшими пробегами, на которых характерные проблемы двухдисковых роботов еще не успели проявиться. Все выглядит отлично: быстро, мощно, тихо — одни плюсы. Если же выбирать автомобиль для личного пользования, а пробег предстоит накатывать большой, то лучше предпочесть в качестве коробки передач традиционный гидромеханический автомат или старую добрую механику.

Вариаторы

Кайф от такой коробки состоит в том, что привычных ступенчатых переключений здесь нет в принципе! На входном и выходном валах закреплены конусообразные диски, образующие в сумме эдакий шкив с изменяемым диаметром. Валы соединяет передача — клиноременная, цепная и т.п. Смещая конусы друг относительно друга, можно плавно изменять передаточное число. Игрушка — не из дешевых. Для работы требуется особая трансмиссионная жидкость, уровень которой нужно тщательно контролировать.

Разновидностей довольно много — ниже перечислены основные.

Вариатор клиноременный

Примеры использования: Nissan Qashqai, Nissan X-Trаil, Mitsubishi Outlander и др.

Клиноременный вариатор на сегодняшний день наиболее распространенный тип бесступенчатых коробок передач. Крутящий момент транслирует металлический толкающий ремень. Торцы надетых на ленту трапециевидных элементов, соприкасаясь с конусами, приводят их во вращение. Вместе с тем применен обычный гидротрансформатор с блокировкой, как на гидромеханических автоматах. При троганье с места гидротрансформатор повышает крутящий момент двигателя вплоть до величины в четыре раза большей. Применение этого узла обеспечивает плавное начало движения при передвижении в городских пробках.

Вариатор клиноцепной

Примеры использования: Audi А6, Subaru Forester.

Устройство похоже на клиноременный вариатор, но вместо ремня в качестве передачи используется металлическая цепь, состоящая из пластин, соединенных клиновидными осями. Именно торцы этих осей и передают крутящий момент. Другое отличие состоит в том, что в коробках Audi используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик вместо гидротрансформатора.

Оба типа бесступенчатых трансмиссий в последнее время стали делать с виртуальными ступенями. Якобы это больше нравится водителям, потому что двигатель не воет на одной ноте.

По потребительским свойствам вариатор — лучший тип коробки передач. Она обеспечивает быстрый разгон, а что до монотонного звука… Помнится, Хоттабыч удалил звук двигателей летящего самолета, а к чему это привело? Участники событий едва спаслись… На ровном шоссе при скорости автомобиля чуть за сотню обороты двигателя не достигают 2000. Торможение двигателем — есть. Лично я побаиваюсь за ресурс ремня и грею зимой даже больше не двигатель, а вариатор. А так — идеальная коробка (тьфу, не передач)!

И, да, забыл: вариаторы на склоне назад не откатываются!

Старая добрая гидромеханическая коробка передач

Примеры использования: практически весь модельный ряд корейских и американских брендов, а также относительно мощные автомобили других производителей.

Представляет собой ступенчатую планетарную коробку передач, соединенную с двигателем через гидротрансформатор. Выбор и переключение планетарных рядов раньше осуществлялись гидромеханически, а сейчас вездесущая электроника вместе с системой управления двигателем определяет, на какой передаче следует работать силовому агрегату в данный момент. Число ступеней постоянно увеличивается, достигая девяти на самых дорогих автомобилях.

Гидродинамическая передача

В настоящее время имеются два типа гидродинамических передач: гидромуфта и гидротрансформатор.

Гидромуфта — самый простой элемент гидропривода. Ее отличительная особенность заключается в том, что крутящий момент на ведущем валу гидромуфты всегда равен моменту на выходном валу. Конструкция гидромуфты очень проста. Она состоит из насосного и турбинного колес примерно одинаковой конструкции, находящихся в заполненном маслом картере (рис.1а и 1б).

При вращении насосного колеса масло под воздействием центробежной силы начинает двигаться по направляющим лопаткам к периферии, приобретая при этом кинетическую энергию. Из насосного колеса оно попадает в турбинное колесо, где при соприкосновении с лопатками турбины отдает ему часть своей энергии, приводя его, тем самым, во вращение.

При быстром вращении насосного колеса масло совершает сложное движение, состоящее из переносного и относительного движений. Первое возникает за счет вращения масла вместе с насосным колесом. Второе определяется перемещением масла вдоль насосного колеса к периферии. Относительное движение вызвано действием центробежных сил, возникающих в масле в результате вращения вместе с насосным колесом (рис.2) . В результате на выходе из насосного колеса абсолютная скорость потока масла определяется векторной суммой скоростей переносного и относительного движений (рис.3) . Часть энергии потока масла, определяемая его переносной скоростью отдается через лопатки турбинному колесу.

Гидротрансформатор. Принцип действия гидротрансформатора (трансформатора) такой же, как и гидромуфты. Те же самые относительное и переносное движения масла. Но для увеличения крутящего момента на выходном валу трансформатора введен дополнительный элемент – реакторное колесо (реактор, иногда статор). Реактор устанавливается между выходом из турбины и входом в насосное колесо (рис.4) , и предназначен для направления потока масла, выходящего из турбинного колеса, таким образом, чтобы его скорость совпадала с направлением вращения насосного колеса. В этом случае неизрасходованная в турбинном колесе энергия масла используется для дополнительного увеличения частоты вращения насосного колеса, что соответствующем образом увеличивает кинетическую энергию масла. Следствием этого является увеличение крутящего момента на валу турбинного колеса, по сравнению с моментом, подводимым к насосному колесу от двигателя. Следует отметить, что соотношение моментов на насосном и турбинном колесах определяется отношением угловых скоростей этих элементов. Максимальное увеличение крутящего момента происходит при полностью остановленной турбине. Такой режим работы трансформатора называется стоповым . Современные трансформаторы имеют коэффициент трансформации момента на стоповом режиме 2,0-2,5. Под термином “коэффициент трансформации” понимается отношение момента, развиваемого турбинным колесом, к моменту на насосном колесе.

Затем, в процессе увеличения частоты вращения турбинного колеса, происходит снижение эффективности работы реактора, и крутящий момент на валу турбинного колеса уменьшается. Это вполне объяснимо, поскольку, чем выше частота вращения турбинного колеса, тем меньше влияние переносной скорости потока масла на лопатки этого колеса. В момент, когда частота вращения турбины составит приблизительно 85% частоты вращения насосного колеса, реакторное колесо, благодаря муфте свободного хода, теряет связь с картером трансмиссии и начинает свободно вращается вместе с потоком, не воздействуя на него. В результате этого трансформатор переходит в режим работы гидромуфты, коэффициент трансформации которой равен 1.

Трансформатор обладает несколькими благоприятными свойствами. Его установка приводит к плавному изменению крутящего момента, нагружающего трансмиссию, что увеличивает долговечность агрегатов трансмиссии и снижает затраты на ее ремонт. Плавное изменение крутящего момента самым благоприятным образом сказывается при движении по слабонесущим грунтам и скользкой дороге (лед, снег), поскольку в этом случае снижается вероятность срыва грунта и буксования ведущих колес. Кроме того, трансформатор является превосходным демпфером крутильных колебаний двигателя, которые гасятся маслом и не пропускаются в механическую часть трансмиссии.

Природа любой гидродинамической передачи такова, что в нем всегда имеет место скольжение, т.е. угловая скорость турбинного колеса никогда не равна угловой скорости насосного колеса. Естественно, что это приводит к снижению топливной экономичности автомобиля. Поэтому для улучшения топливно-экономичных характеристик автомобиля в автоматических трансмиссиях предусматривается блокировка трансформатора.

Методы блокировки трансформатора. Блокировочная муфта позволяет обойти гидротрансформатор и напрямую соединить двигатель с входным валом коробки передач. Таким образом, устраняется скольжение между насосным и турбинным колесом, что приводит к повышению топливной экономичности автомобиля.

Типичная конструкция блокировочной муфты трансформатора показана на рис.5 . Ступица нажимного диска (рис.6) шлицами соединяется со ступицей турбинного колеса. Между нажимным диском и ступицей расположены пружины, выполняющие роль демпфера крутильных колебаний (рис.6) . В процессе блокировки поршень совершает колебания относительно ступицы, деформируя пружины, которые поглощают крутильные колебания, возбуждаемые двигателем. Механическая энергия проходит через пружинный демпфер и попадает на выходной вал трансформатора.

Для улучшения работы блокировочной муфты к внутренней поверхности кожуха трансформатора или нажимного диска прикрепляется фрикционная накладка (рис.7) .

Блокировочные муфты всех трансформаторов имеют однотипные конструкции нажимного диска, и для их управления обычно используются одинаковые гидравлические схемы. На рисунках и упрощенно показан один из вариантов управления муфтой трансформатора. В выключенном состоянии масло подается между картером и нажимным диском. Это предохраняет муфту от самопроизвольного включения. Масло, перед тем, как попасть в трансформатор, проходит между диском и кожухом, и далее из трансформатора поступает в систему охлаждения.

Для блокировки трансформатора клапан управления переключает контур, и давление подается к поршню с другой стороны. Масло, находящееся ранее между поршнем и кожухом трансформатора сливается через вал турбины, что обеспечивает плавность включения муфты. Турбинное колесо теперь соединено с валом двигателя и трансформатор заблокирован.

Иногда управление блокировкой трансформатора осуществляет через коробку передач. Четырехскоростная автоматическая коробка передач AOD (Ford) имеет вспомогательный входной вал, который напрямую, через пружинный демпфер, связан с двигателем (рис.10) . На третьей и четвертой передачах этот вал через блокировочную муфту включения повышающей передачи соединяется с планетарной коробкой передач. На третьей передаче 60% мощности двигателя передается механически и 40% через трансформатор. На четвертой передаче все 100% мощности двигателя передаются механически через этот вал. На первой, второй и передаче заднего хода весь поток мощности проходит через гидротрансформатор.

Что может выйти из строя в трансформаторе? В первую очередь муфта свободного хода реактора. Здесь возможны два варианта:

ролики муфты из-за износа начинают проскальзывать, и муфта не может в этом случае полностью передавать на картер момент, воспринимаемый реактором;
ролики могут заклиниться, и в муфте будет отсутствовать режим свободного хода, что не позволит трансформатору переходить на режим работы гидромуфты.

Иногда выходит из строя блокировочная муфта. Чаще всего это происходит из-за значительного износа фрикционной накладки.

Во всех отмеченных выше случаях ремонт трансформатора возможен только в специализированных сервисных центрах.

Редко, но бывает, в трансформаторе оказываются поврежденными лопатки насосного, турбинного или реакторного колес. В этом случае замена трансформатора неизбежна.

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

Разновидности гидромеханики

многовальной;
двухвальной;
трехвальной;
планетарной.

Функции гидротрансформатора

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.

Устройство гидротрансформатора

Планетарный механизм

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

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.

Сильные и слабые стороны гидромеханики

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

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.

Гидромеханическая коробка передач: принцип работы и устройство

Несмотря на растущую популярность автомобилей с автоматической коробкой передач, классическая механика по-прежнему в почете у многих водителей. Она надежнее, чем АКПП. Но при эксплуатации водитель постоянно вынужден работать с педалью сцепления. Это доставляет некие неудобства, особенно в пробке. Так появилась гидромеханическая коробка передач. Принцип работы ее и устройство рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Переключение передач здесь производится автоматически либо полуавтоматически. Таким же образом устроена и гидромеханическая коробка передач погрузчика. Во время движения водитель не задействует педаль-сцепление. Все, что нужно – это акселератор и тормоз.

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.

Как работает вальная КПП

На грузовых автомобилях и крупных автобусах чаще всего используется многовальная трансмиссия. Для того чтобы переключить передачу, здесь используются многодисковые муфты. Для их работы необходима смазка. Масло гидромеханической коробки передач значительно отличается по консистенции от «механики». В последнем случае оно более густое. Для того чтобы включить первую и заднюю скорость на гидромеханике, используются зубчатые муфты. Такая конструкция позволяет максимально плавно передавать крутящий момент от маховика на колеса.

Планетарные

Сейчас это более распространенная гидромеханическая коробка передач.

Ее стали использовать благодаря ее компактным размерам и легкому весу. Еще одно преимущество планетарной трансмиссии – это большой срок службы и отсутствие шумов при работе. Но есть у такой коробки и недостатки. Из-за конструктивных особенностей такая трансмиссия более дорогая в производстве. Также она имеет низкий коэффициент полезного действия.

Как работает планетарная КПП

Ее алгоритм работы предельно прост. Переключение скоростей на планетарной гидромеханической трансмиссии производится при помощи фрикционных муфт. Также для сглаживания ударов при переключении на пониженную, применяют специальную тормозную ленту. Именно при работе «тормоза» снижается сила передачи крутящего момента. Но при этом переключение скоростей более плавное, нежели у вальных аналогов.

В основе планетарной трансмиссии лежит гидравлический трансформатор. Данный элемент расположен между двигателем и КПП. ГДФ состоит из нескольких составляющих:

Колесо редуктора.
Насос.
Турбина.

В народе данный элемент называют «бубликом» из-за его характерной формы.

Когда двигатель работает, крыльчатка насоса вращается вместе с маховиком. Смазка проникает внутрь насоса и дальше под воздействием центробежной силы начинает вращать турбину. Масло из последнего элемента проникает в реактор, который выполняет функцию сглаживания ударов и толчков, а также передает крутящий момент. Циркуляция масла осуществляется по замкнутому кругу. Мощность автомобиля возрастает при вращении турбинного колеса. Максимальный крутящий момент передается при движении машины с места. При этом реактор находится в неподвижном состоянии – его держит муфта. Когда автомобиль набирает скорость, обороты турбины и насоса увеличиваются. Муфта расклинивается и реактор вращается с нарастающей скоростью. Когда обороты последнего элемента будут максимальными, гидротрансформатор перейдет в состояние работы муфты. Так он будет вращаться с такой же скоростью, что и маховик.

Особенности конструкции планетарной КПП

Планетарная гидромеханическая коробка передач состоит из ведущего вала, на котором находится сочлененная шестерня. Также здесь имеются сателлиты, вращающиеся на отдельных осях. Данные элементы вводятся в зацепление с внутренними зубьями коробки и коронной шестерней. Передача крутящего момента осуществляется благодаря действию тормозной ленты. Она затормаживает коронную шестерню. По мере разгона автомобиля, их обороты растут. Задействуется ведомый вал, который воспринимает передачу крутящего момента от ведущего.

Как ГТФ устанавливает нужное передаточное число? Это действие производится автоматически. Когда скорость вращения колеса автомобиля растет, возрастает напор масла, который идет от насоса в турбину. Таким образом, крутящий момент на последней увеличивается. Соответственно, обороты колеса и скорость движения машины тоже растут.

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.

Обслуживание и ремонт гидромеханической коробки передач

При эксплуатации данной трансмиссии, необходимо следить за уровнем масла. Данная жидкость здесь является рабочей. Именно масло задействует турбины для передачи крутящего момента. На механических же коробках оно просто смазывает трущиеся шестерни. Производители рекомендуют производить замену масла на гидромеханических коробках каждые 60 тысяч километров. Стоит отметить, что в конструкции такой КПП имеется свой фильтр. Он тоже меняется при достижении данного срока. Эксплуатация на низком уровне масла грозит пробуксовкой и перегревом трансмиссии.

Что касается ремонта, чаще всего выходит из строя гидравлический трансформатор. Признак неисправности – невозможность включения одной из передач, увеличенное время «срабатывания» нужной скорости. Также в этом случае разбирается и чистится сетка-маслозаборник и меняется клапан золотникового типа. Если имеются течи, необходимо проверить момент затяжки болтов и состояние уплотнительных элементов. Во время эксплуатации на фильтре образуется металлическая стружка. Она забивает механизм и уровень давления масла падает. При повышенных нагрузках ресурс данного очистительного элемента снижается. В таком случае его рекомендуют менять раз в 40 тысяч километров.

Как продлить ресурс

Чтобы увеличить срок эксплуатации гидромеханической коробки, необходимо следить за уровнем масла. При его недостаточном количестве возникает перегрев коробки. Рабочая температура не должна превышать 90 градусов. Современные автомобили оснащаются датчиком давления масла. Его загорелась контрольная лампа, не стоит игнорировать ее. В дальнейшем это может спровоцировать поломку гидротрансформатора.

Также не следует переключать передачи без выжима педали тормоза. Коробка примет на себя весь удар, особенно если переключиться с первой на заднюю без предварительного оттормаживания. На ходу, если это затяжной спуск, не рекомендуется включать «нейтралку». Это также существенно снижает ресурс гидравлического трансформатора и рабочих муфт. В остальном же необходимо придерживаться регламента замены масла и фильтров. Срок эксплуатации данной КПП составляет порядка 350 тысяч километров.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет гидромеханическая коробка передач. Как видите, при должном обслуживании она будет такой же надежной, как механическая. При этом водителю не придется постоянно выжимать сцепление.

Гидромеханический редуктор: принцип действия и устройство

Несмотря на растущую популярность автомобилей с АКПП, классическая механика по-прежнему в почете у многих водителей. Она более надежна, чем автоматическая коробка передач. Но во время эксплуатации водитель постоянно вынужден работать педалью сцепления. Это доставляет некоторые неудобства, особенно в пробках. Так появилась гидромеханическая трансмиссия. Принцип его работы и устройство рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Те водители, которые не хотят работать со сцеплением, отдают предпочтение именно этой трансмиссии. Гидромеханическая коробка передач выполняет сразу несколько функций. Он сочетает в себе клатч и классическую коробку. Переключение передач здесь автоматическое или полуавтоматическое. Точно так же устроен гидромеханический редуктор погрузчика. Во время движения водитель не нажимает педаль сцепления. Все, что вам нужно, это акселератор и тормоз.

О конструкции

Устройство гидромеханического редуктора предполагает наличие гидротрансформатора.Этот элемент в зависимости от конструктивных особенностей может быть двух-, трех- и многовальным. Сейчас производители используют планетарную автоматическую гидромеханическую трансмиссию.

Как работает вариатор

На грузовых автомобилях и больших автобусах чаще всего используется многовальная трансмиссия. Для переключения передач здесь используются многодисковые муфты. Для их работы необходима смазка. Масло гидромеханической коробки передач существенно отличается по консистенции от «механики». В последнем случае она более плотная.Для включения первой и задней скорости на гидромеханике используются зубчатые муфты. Такая конструкция позволяет плавно передавать крутящий момент от маховика к колесам.

Планетарная

Сейчас это более распространенная гидромеханическая трансмиссия. Он был использован из-за его компактных размеров и легкого веса. Еще одним преимуществом планетарной передачи является длительный срок службы и отсутствие шума при работе. Но есть у такой коробки и недостатки. В силу конструктивных особенностей такая трансмиссия более дорогая в производстве.Также имеет низкий КПД.

Как работает планетарная передача

Алгоритм ее работы предельно прост. Передачи переключаются на планетарную гидромеханическую передачу с помощью фрикционных муфт. Также для сглаживания ударов при переключении на более низкую используется специальная тормозная лента. Именно при работе «тормоза» снижается усилие передачи крутящего момента. Но при этом скорости переключения более плавные, чем у аналогов.

В основе планетарной передачи лежит гидротрансформатор.Этот элемент расположен между двигателем и коробкой передач. GDF состоит из нескольких компонентов:

Шестерня.
Насос.
Турбина.

В народе этот элемент называют «бубликом» из-за его характерной формы. При работающем двигателе крыльчатка насоса вращается вместе с маховиком. Смазка проникает в насос и затем начинает вращать турбину под действием центробежной силы. Масло из последнего элемента проникает в реактор, который выполняет функцию сглаживания толчков и толчков, а также передает крутящий момент.Масло циркулирует по замкнутому кругу. Мощность автомобиля увеличивается с вращением турбинного колеса. Максимальный крутящий момент передается при движении машины с места. В этом случае реактор находится в стационарном состоянии — его удерживает муфта. Когда машина набирает скорость, турбина и насос поднимаются. Муфта расклинивается, и реактор вращается с возрастающей скоростью. Когда обороты последнего элемента будут максимальными, гидротрансформатор перейдет в режим работы сцепления.Поэтому он будет вращаться с той же скоростью, что и маховик.

Особенности конструкции планетарного редуктора

Планетарный гидромеханический редуктор состоит из приводного вала, на котором расположена шарнирно-сочлененная передача. Также есть спутники, которые вращаются на отдельных осях. Эти элементы входят в зацепление с внутренними зубьями коробки и зубчатого венца. Передача крутящего момента происходит за счет действия тормозной ленты. Это замедляет зубчатый венец. По мере ускорения автомобиля их скорость увеличивается.Ведомый вал, воспринимающий передачу крутящего момента от ведущего, включен. Каким образом ГТП устанавливает требуемое передаточное число? Это действие автоматическое. При увеличении скорости вращения колес автомобиля увеличивается давление масла, которое поступает от насоса к турбине. Таким образом, крутящий момент на последнем увеличивается. Соответственно увеличивается и скорость колеса и скорость машины.

О КПД

Что касается КПД, то он на порядок ниже, чем в реальном КПК.
Максимальное значение от 0,82 до 0,95. Но при средних оборотах двигателя это соотношение не превышает отметки 0,75. Эта цифра увеличивается с нагрузкой на гидротрансформатор.

Техническое обслуживание и ремонт гидромеханической коробки передач

При эксплуатации данной коробки передач необходимо следить за уровнем масла. Вот эта жидкость работает. Именно масло использует турбины для передачи крутящего момента. На механических коробках просто смазывает трущиеся шестерни. Производители рекомендуют замену масла на гидромеханических коробках каждые 60 тысяч километров пробега.Стоит отметить, что в конструкции такой КПП есть свой фильтр. Он также меняется, когда наступает это время. Эксплуатация при низком уровне масла грозит пробуксовкой и перегревом трансмиссии. Что касается ремонта, то чаще всего выходит из строя гидротрансформатор. Симптомом неисправности является невозможность включения одной из передач, повышенное время «отключения» необходимой скорости. Также в этом случае разбирается и прочищается сетка-маслозаборник и меняется золотниковый клапан.При наличии течи необходимо проверить момент затяжки болтов и состояние уплотнительных элементов. В процессе эксплуатации на фильтре образуется металлическая стружка. Он засоряет механизм и падает уровень давления масла. При повышенных нагрузках ресурс этого чистящего элемента уменьшается. В этом случае его рекомендуется менять раз в 40 тысяч километров.

Как продлить ресурс

Для увеличения ресурса гидромеханической коробки необходимо следить за уровнем масла.Если его недостаточно, коробка перегревается. Рабочая температура не должна превышать 90 градусов. Современные автомобили оснащены датчиком давления масла. Загорелась контрольная лампа, не игнорируйте это. В дальнейшем это может спровоцировать поломку гидротрансформатора. Также нельзя переключать передачи, не выжав педаль тормоза. Коробка примет на себя весь удар, особенно если переключаться с первой на заднюю без предварительного торможения. На ходу, если это затяжной спуск, включать «нейтралку» не рекомендуется.Это также значительно сокращает срок службы гидротрансформатора и рабочих муфт. В остальном необходимо придерживаться регламента замены масла и фильтров. Срок службы этой КПП составляет около 350 тысяч километров.

Заключение

Итак, мы выяснили, что такое гидромеханическая коробка передач. Как видите, при правильном обслуживании он будет таким же надежным, как и механический. При этом водителю не приходится постоянно выжимать сцепление.

Интегрированное управление гидромеханическими вариаторными трансмиссиями

Гидромеханическая вариаторная трансмиссия (ГМТ) имеет преимущества непрерывного изменения и высокой эффективности.Так что это одна из идеальных трансмиссий тяжелых автомобилей. Процесс непрерывного изменения скорости включает регулирование скорости в диапазоне и смещение диапазона. В данной статье предлагается комплексная стратегия управления ГМТ. Разработан алгоритм асимметричной насыщенной стратегии управления скоростью с инкрементально-пропорционально-интегральной производной (ПИД) в условиях диапазона и смещения диапазона. И в этой статье представлена логика переключения диапазонов и стратегии управления переключением диапазонов. Модель контроллера построена в Matlab Simulink и совместно смоделирована с моделью транспортного средства, оснащенного двухдиапазонным HMT.Создан прототип HMT-платформы аппаратного моделирования (HILS) интегрированной стратегии управления. Результаты HILS показывают, что процесс переключения диапазонов происходит плавно, и колебаний скорости не происходит. На этапе стабильной работы дроссельной заслонки скорость двигателя регулируется до почти оптимальной скорости, и правила ее изменения соответствуют результатам моделирования. Стратегия комплексного контроля является разумной.

1. Введение

С развитием автомобильной промышленности клиенты предъявляют все более высокие требования к комфорту и топливной экономичности.Передачи важны для удовлетворения требований [1, 2].

Основы и характеристики соотношения скоростей HMT показаны на рисунке 1. Входная мощность делится на две части: гидравлическая мощность и механическая мощность в блоке разделения мощности. Гидравлическая трансмиссия состоит из гидравлического насоса переменной производительности и двигателя постоянной производительности. Изменяя рабочий объем насоса, скорость двигателя постоянно изменяется между минимальной (отрицательной) и максимальной (положительной) скоростью, которая определяется как ход.Каждый ход соответствует рабочему режиму механической трансмиссии, который определяется как диапазон. Наконец, два потока мощности сходятся в непрерывно изменяющемся потоке мощности в конфлюксном блоке.

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

HMT — это новая бесступенчатая трансмиссия. Это заставляет двигатель работать в высокоэффективной области, поэтому он имеет преимущество высокой эффективности.И он мог передавать большую нагрузку, чем ременная бесступенчатая трансмиссия (CVT). Следовательно, ГМТ является одной из идеальных трансмиссий для большегрузных автомобилей [3]. И он успешно применялся к большегрузным автомобилям [4–6].

На основе многочисленных исследований 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.Macor и Rossetti [7] оптимизировали конструкцию HMT и получили хорошую сходимость по скорости и высокий средний КПД. Для разработки системы управления ГМП Чжан и Чжо [8] построили модель ГМП, используя принцип динамики. Чой и др. [9] провели симуляцию трактора с ГМТ в режимах работы и движения. И скорость трактора, и скорость двигателя могли поддерживаться на желаемых значениях. По сравнению с технологиями проектирования и анализа HMT управление HMT все еще находится на ранней стадии разработки.

Процесс изменения скорости состоит из регулирования скорости в диапазоне и переключения диапазона. Следовательно, необходима скорость, управляющая диапазоном, время переключения диапазона и методы переключения. Много исследований было посвящено управлению скоростью в компонентах дальности и управления. Юань и др. [10] и Wei et al. [11] разработали ПИД-регулятор с переменным параметром и исследовали систему регулирования скорости на ГМТ. В их исследованиях может быть реализовано отслеживание целевого соотношения скоростей. Но их исследования были сосредоточены только на управлении соотношением скоростей в диапазоне.Ху и др. [12] исследовали возможность переключения без отключения питания. Zhang и Zhuo [13] представили метод изменения скорости и смещения диапазона для достижения самого широкого диапазона скоростей и предотвращения повторного переключения. Савареси и др. [14] разработали систему управления, включающую сервоуправление на клапане, сервоуправление на гидравлическом соотношении скоростей и синхронизатор. Но улучшение характеристик трактора было достигнуто только заменой датчика тока/двигателя и датчиков скорости. Танелли и др. [15] разработали систему управления для трактора, оснащенного ГМТ, включающую управление переключением диапазона одного и двух фрикционов, а также улучшенное качество переключения.В статье представлен комплексный метод управления ГМТ. Модель контроллера построена в Matlab Simulink и смоделирована с моделью транспортного средства, оснащенного HMT. Проведен тест HILS HMT.

2. Интегрированная стратегия управления HMT

Двухдиапазонный HMT показан на рисунке 2 и приведен для иллюстрации метода управления. Двухдиапазонный HMT включает в себя три планетарных ряда (, и ), два тормоза (), один насос переменной производительности () и один двигатель постоянной производительности ().На рисунке 2 это входная скорость HMT, а выходная скорость HMT. При включении и отпускании тормоза работает планетарная передача, а ГМТ работает в гидравлическом диапазоне (). При включенном и отпущенном тормозах включается и работает планетарная передача, а ГМД работает в гидромеханическом диапазоне (ГМ).

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

Скорость HMT регулируется на основе скорости автомобиля и открытия дроссельной заслонки. HMT заставляет двигатель и транспортное средство работать по-разному в соответствии с выбранным режимом для достижения ожидаемой производительности.

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 управления скоростью в диапазоне изучалась в течение многих лет, в основном в ПИД-регулировании, управлении слежением за соотношением скоростей и т. д. [10–13].

При определенных дорожных условиях ускорение автомобиля с ГМТ ограничивается крутящим моментом двигателя и максимальным крутящим моментом двигателя. Максимальный крутящий момент двигателя определяется максимальным давлением при условии выбора двигателя.

Когда ошибка между фактической скоростью двигателя и заданной скоростью увеличивается во время ускорения автомобиля, градиент изменения тока управления насосом с переменным рабочим объемом увеличивается в соответствии с алгоритмом ПИД. А градиент скорости вращения двигателя и сопротивление ускорению транспортного средства увеличиваются, что приводит к тому, что гидравлический блок теряет способность ускорять транспортное средство после повышения давления до максимального давления.Поэтому, когда транспортное средство ускоряется, необходимо установить верхний предел насыщения. Когда транспортное средство быстро замедляется, передаточное отношение HMT должно иметь возможность 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 асимметричная стратегия ПИД-регулятора скорости с приращением насыщения для HMT в диапазоне, и выводятся общие алгоритмы для каждого диапазона.

3.1. Универсальный инкрементный ПИД-алгоритм

HMT-регулятор относится к цифровому блоку ПИД-регулятора, и его приращение означает приращение при и означает ошибку при ; , , и – коэффициенты соответственно, где , , ; относится к масштабному коэффициенту и относится к интегральному коэффициенту, ; относится к производному фактору, ; означает производную постоянную времени, означает интегральную постоянную времени и означает период дискретизации.

Результатгде сумма ).

3.2. Стратегия инкрементного ПИД-регулирования скорости с асимметричным насыщением в диапазоне

Уравнение (2) может быть выражено следующим образом, если и заменить током накачки и приращением :где «» определяется рабочими диапазонами HMT. В диапазонах прямой пропорциональности, если передаточное число берется со знаком плюс; если нет, то берется минус. В обратнопропорциональных диапазонах, если передаточное число берется со знаком минус; если нет, то берется плюс.В двухдиапазонном HMT диапазон H является диапазоном прямой пропорциональности. В своем положительном полудиапазоне первый «±» в (4) принимает знак плюс. А в отрицательном полудиапазоне вторая принимает знак минус. Диапазон HM является обратно пропорциональным диапазоном. Точно так же первое «±» в (4) принимает знак минус, а второе — знак плюс. относится к току накачки при . и – верхний и нижний пределы тока накачки. В двухдиапазонном ГМТ гидронасос переменной производительности представляет собой аксиально-поршневой насос Sauer Danfoss серии 90, где и мА ( 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 числа, сопротивления транспортного средства и т.д.

На рис. 2 выходная скорость HMT является функцией скорости двигателя. И подходящие параметры ПИД-регулятора , и в (5) для каждого диапазона должны быть выбраны путем большого количества симуляций и экспериментов, чтобы уменьшить колебания скорости двигателя. В результате теоретических расчетов и моделирования параметры ПИД-регулятора следующие: , , в диапазоне, , , в диапазоне HM, мА и мА.

4. Логика переключения диапазонов

Логика переключения диапазонов — это порядок диапазонов. Чтобы реализовать бесступенчатую трансмиссию, элементы переключения диапазона HMT, такие как тормоза, должны управляться последовательно, а HMT может работать в последовательном диапазоне. Логика диапазона HMT диапазона HMT приведена в таблице 1.

диапазон тормозные

H Доль Заручение Разъединение

HM Range Разъединение Заручение Обращение

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 скорости исходной точки целевого диапазона. В каждом диапазоне применяется управление с обратной связью для управления скоростью двигателя. Идеальное время переключения достигается в зависимости от частоты вращения двигателя и частоты вращения двигателя. Целевая скорость двигателя возникает в идеальной точке переключения, когда скорости ведущего и ведомого дисков целевого тормоза равны.В двухдиапазонном ГМТ выводится идеальная скорость от Н-диапазона до НМ-диапазона: где , , и – число зубьев шестерни 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 когда отклонение частоты вращения двигателя больше, чем было бы разрешено переключение диапазона. (3) Должно быть выполнено условие переключения водителем на более высокую передачу.В зависимости от дорожной ситуации водитель выбирает более высокий диапазон с помощью селектора диапазона, чтобы ограничить скорость автомобиля. Переключение на более высокий диапазон будет выполняться только тогда, когда селектор диапазонов разрешает повышение передачи.

Таким образом, условия переключения на более высокую передачу из диапазона H в диапазон HM:

Условия перехода на пониженную передачу из диапазона HM в диапазон, где — установленное значение селектора диапазона. 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 отпускается тормоз текущего диапазона и включается тормоз целевого диапазона. Последовательность переключения тормозов определяется логикой переключения диапазонов, а время начала переключения диапазонов определяется условиями переключения диапазонов.

Направление вращения двигателя постоянно во время переключения диапазона. Но изменение направления крутящего момента двигателя приводит к обмену контурами высокого и низкого давления.Между тем, поток мощности гидравлической системы меняется на противоположный. Скорость двигателя колеблется из-за резкого изменения давления и объемного КПД гидравлического блока. При этом резко изменяются скоростные характеристики ГМТ, а также изменяются силовые характеристики, что приводит к шуму и вибрации.

Именно стратегии переключения диапазонов отвечают за идеальное включение и выключение тормозов, чтобы сократить время переключения и удары, а также свести к минимуму колебания входной и выходной скорости [10].Стратегии смещения диапазона относятся к параметрам управления и их управляющим сигналам, включая изменение, время начала и время окончания. Стратегии переключения диапазона в этой работе включают следующее: (1) Время перекрытия между двумя тормозами. относится к времени начала включения встречного тормоза и относится к времени начала отпускания трогательного тормоза. Время перекрытия между тормозами равно (2) масляному буферу 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.

Приведенные выше время начала и время окончания являются временными приращениями относительно времени начала переключения диапазонов.

Время и изменение управляющих переменных стратегий переключения диапазонов должны быть определены путем моделирования и экспериментов и связаны со следующими факторами: (1) Схема механической трансмиссии. Из-за совпадения зубьев в конструкции механической трансмиссии фактическое передаточное отношение каждого диапазона не может быть равно 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 смещении диапазона и может вызвать воздействие, если его синхронизация неверна. То есть ток смещения может изменяться после отключения тормоза отключения. Его начальное время больше нуля, а конечное время связано с характеристиками отклика замкнутого гидравлического контура. На изменение тока смещения влияет объемный КПД замкнутого гидравлического контура.(3)Параметры тормоза. На время перекрытия влияет диаметр гидравлического цилиндра и ход встречного и встречного тормозов. На процесс изменения ширины импульса и на максимальную ширину импульса пропорционального предохранительного клапана влияют коэффициент крутящего момента фрикционной пластины, жесткость и начальное смещение возвратной пружины в отпускающем тормозе. Диаметр и длина гидравлического контура управления тормозом также влияют на управляющие сигналы.

Хотя стратегии переключения диапазона различны для разных схем HMT, существует несколько универсальных правил: H-диапазон положительный.(2), и определяются временем запаздывания механизма управления гидронасосом переменной производительности и временем наполнения тормоза маслом. Если , то . Если , то и . Если , то и ; немного меньше, чем .(3) Минимальное давление масла буфера давления масла должно быть больше, чем минимальное давление масла для перемещения поршня тормоза.

По результатам моделирования стратегии переключения диапазона из диапазона в диапазон HM следующие: , , и ; мА; , как показано на рис. 3. Сигналы управления от диапазона HM к диапазону такие же, как повышение передачи 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 совместно смоделирована с моделью автомобиля, оснащенного двухдиапазонным ГМТ. Модель автомобиля построена в программе MSC Easy5 [16]. Результаты показаны на рис. 5.

Когда коэффициент сопротивления качению равен 0,02, открытие дроссельной заслонки показано на рис. 5(а). Сигналы управления и скорости показаны на рисунках 5(b), 5(c) и 5(d).

Перед открытием дроссельной заслонки двигателя (до ), тормоз включен, а другой выключен. Двигатель работает на холостом ходу, HMT находится в нейтральном диапазоне, автомобиль припаркован. При открытии дроссельной заслонки () сигнал управления начинает увеличиваться, HMT изменяется на диапазон, и автомобиль трогается с места.

В момент , условия переключения диапазона HMT удовлетворяются от диапазона к диапазону HM, и контроллер начинает выполнять стратегии переключения диапазона (показаны на рисунке 3). Во время переключения диапазона () сигнал торможения уменьшается, а сигнал торможения постепенно увеличивается.Ток смещения уменьшается на 14 мА (), а скорость вращения двигателя незначительно колеблется. После смены диапазона HMT переходит в диапазон HM. При уменьшении рабочего объема гидронасоса автомобиль разгоняется в отрицательном полудиапазоне ГМ. В момент времени ГМП переходит нулевую точку в область положительной половины ГМ, в которой перемещение равно нулю. В диапазоне положительной половины ГМ при обратном увеличении рабочего объема гидронасоса автомобиль разгоняется.

При уменьшении дроссельной заслонки и снижении целевой скорости двигателя ток смещения увеличивается в обратном направлении до тех пор, пока фактическая скорость двигателя не станет ниже целевой скорости.В это время скорость автомобиля начинает снижаться. В момент , дроссельная заслонка двигателя закрывается, целевая скорость двигателя изменяется, и ток смещения сильно изменяется. В момент HMT возвращается к диапазону положительной половины HM, и транспортное средство непрерывно замедляется. В момент времени ГМТ переходит в режим сдвига диапазона из диапазона НМ в диапазон Н, управляющий сигнал тормоза постепенно уменьшается с увеличением управляющего сигнала тормоза. Ток смещения увеличивается на 14 мА (), частота вращения двигателя также немного колеблется, а HMT переходит в H-диапазон.В момент HMT возвращается в нейтральный диапазон.

На рис. 5 ток управления гидравлическим насосом не колеблется в диапазоне. Нет повторяющейся смены. Двигатель падает до оборотов холостого хода после того, как HMT возвращается в нейтральное положение.

Идеальная и фактическая скорость двигателя показаны на рисунке 5(c). Запуск корабля занимает 1,2 с (от 5 с до 6,2 с). После запуска транспортного средства, очевидно, больше, чем . От s, по мере увеличения нагрузки на двигатель, быстро падает до значения, немного превышающего .После этого держится близко к , а максимальная разница составляет 44 об/мин (за исключением нулевых точек гидронасоса и переключения диапазонов). падает до менее , после закрытия дроссельной заслонки. быстро снижается до . Из-за инерционности автомобиля фактическая частота вращения двигателя сохраняется некоторое время (около 10,1 с) с регулировкой ГМТ. Когда скорость автомобиля приблизительно равна нулю, двигатель быстро падает до оборотов холостого хода.

Скорость автомобиля показана на рис. 5(d). При трогании с места, разгоне, торможении и остановке колебаний скорости не происходит ни при переключении диапазонов, ни в нулевых точках.

8. Моделирование оборудования в цикле

АПМ ГМТ представляет собой метод испытаний, основанный на системе компьютерного моделирования. В тесте HILS объект HMT заменяет модель HMT в схеме моделирования. И он напрямую контролируется 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 может проверить правильность стратегии управления на основе компьютерного моделирования HMT и точно настроить параметры управления.Он также может проверить правильность модели моделирования HMT. Это особенно эффективно для использования модели серого ящика для описания HMT, которое трудно описать с помощью математической модели.

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 с помощью 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 рис. 6. Некоторые объекты теста HILS показаны на рис. 7.

Программное обеспечение HILS HMT состоит из модели контроллера HMT, модели двигателя, и цель Windows 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 для 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 отношение в соответствии с изменением условий работы автомобиля, благодаря чему двигатель работает примерно на оптимальной скорости (наилучшая экономия топлива или наилучшая производительность).

Ввод модели двигателя в реальном времени — это крутящий момент нагрузки, а выход — частота вращения двигателя. На стенде динамического моделирования составляющая нагрузки 2, имитирующая двигатель, находится под управлением режима постоянной скорости.Детектор скорости и крутящего момента 2 передает крутящий момент нагрузки обратно в 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 моделируемого двигателя, – статический выходной крутящий момент моделируемого двигателя, – момент нагрузки по обратной связи. датчика крутящего момента скорости, является выходной скоростью компонента нагрузки 2, является управляющим напряжением контроллера компонента нагрузки 2, и является коэффициентом линейного преобразования управляющего напряжения компонента нагрузки 2.

В модели компьютерного моделирования входными и выходными данными модели транспортного средства являются выходная скорость и крутящий момент нагрузки HMT соответственно. На стенде динамического моделирования компонент нагрузки 1, имитирующий транспортное средство, находится под управлением режима постоянного крутящего момента. Чтобы гарантировать, что ввод и вывод согласуются с расчетами 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, — демпфирование виртуальной оси, — выходной крутящий момент модели транспортного средства в реальном времени, — сигнал скорости обратной связи датчика скорости, – угловая скорость эквивалентной инерции транспортного средства, – управляющее напряжение контроллера компонента нагрузки 1, – коэффициент линейного преобразования управляющего напряжения компонента нагрузки 1.

Под нагрузкой компонент 1, работающий без нагрузки в ручном режиме управления, результаты теста переключения диапазонов HMT показаны на рис. 8. Из рисунков видно, что процесс переключения диапазонов происходит плавно и колебаний скорости не происходит. Это показывает, что стратегия управления сдвигом диапазона, определяемая скоростью двигателя, является разумной. Когда нагрузка увеличивается, выходная скорость явно колеблется в процессе переключения диапазона. В нем говорится, что необходимы стратегии управления переключением диапазона.

Когда компоненты нагрузки 1 и 2 контролируются 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). Из рисунка 9 видно, что при изменении дроссельной заслонки двигателя соотношение скоростей HMT изменяется под управлением модели контроллера. На этапе стабильной работы дроссельной заслонки скорость двигателя регулируется до почти оптимальной скорости, и 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)Предложена комплексная стратегия управления HMT.Разработан алгоритм асимметричного насыщенного инкрементального ПИД-регулирования скорости в условиях диапазона и смещения диапазона. И в этой статье представлена логика переключения диапазонов и стратегии управления переключением диапазонов. (2) Модель контроллера построена в Matlab Simulink и совместно смоделирована с моделью транспортного средства, оснащенного двухдиапазонным HMT. Результаты моделирования показывают, что под управлением предложенных стратегий скорость двигателя близка к идеальной, а транспортное средство удовлетворяет требованиям вождения при изменении дроссельной заслонки.(3) Проводится испытание HILS HMT. Результаты испытаний показывают, что процесс переключения передач происходит плавно, а скачков скорости не происходит. На этапе стабильной работы дроссельной заслонки скорость двигателя регулируется до почти оптимальной скорости, и правила ее изменения соответствуют результатам моделирования. (4) Результаты демонстрируют, что модель HMT верна, а стратегия управления разумна. Система АПМ работает надежно и соответствует требованиям исследования динамических характеристик ГМТ.

Конфликт интересов

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

Благодарности

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

(PDF) Проектирование гидромеханической трансмиссии с использованием сетевого анализа

54 Dukhwan Sung, Sungho H wang и Hyunsoo Kim

мощность объединена на стороне входа для входа В этом исследовании используется новая система классификации

спаренный тип.Соотношение между установленной мощностью

, которая определяет соединения HSU, а также соотношением

и соотношением скоростей было изучено для всех

как положение разделения мощности. Новая классификация

типов входных и выходных сопряженных ГМТ

состоит из трех прописных букв в зависимости от того, где

литература [4]. Для исследования мощности и скорости

мощность делится и комбинируется. В выходных характеристиках

передачи с разделением мощности, таких как

спаренного типа, мощность объединяется на выходе

HMT, широко используется графический метод [5].

со стороны HMT и разделен планетарной передачей,

В середине 1980-х годов был введен аналитический метод

, который расположен на входной стороне HMT. В
выведено
, называемое «сетевой анализ» [6]. Сеть

новая классификация выходного спаренного типа

анализ может обрабатывать величину и направление

HMT, первая буква указывает компонент

мощности в каждом компоненте трансмиссии

планетарная передача , который подключается к системе HMT input

путем построения матриц момента и скорости.

вал. Вторая буква идентифицирует планетарную передачу

Сетевой анализ был применен к раздельному

компоненту, который подключен к входной стороне

силового HMT, который имеет более трех валов на одном

HSU. Последняя (третья) буква показывает, как у HMT

скорость узла [7]. Для трансмиссий с разделением мощности

соединяется с выходным валом. Входная связь

отношения между охватом передаточного отношения вариатора и трехвальным HMT типа

может быть классифицирована аналогично

общий охват передаточного числа был исследован с использованием метода

.В данном случае первая буква «И», что означает

графических отображений параметров конструкции [8].

источник питания подключен к входной стороне

Для разработки HMT, который может быть применен к

HMT. Вторая буква обозначает планетарный

крупногабаритный легковой и коммерческий транспорт,

редукторный компонент, который подключается к выходу

необходимо решить следующие ключевые проблемы:

ГСУ.Последняя буква обозначает компонент планетарной передачи

, который подключен к выходу

(a), как спроектировать HSU, чтобы удовлетворить размер и

HMT. На рис. 1 12 конфигураций трех-

шумовых ограничений; Вал

HMT показан по новой классификации. Для

(b) как спроектировать конфигурацию HMT для минимизации

Например, в SRO типа HMT солнечная шестерня представляет собой

циркулирующую мощность.

присоединен к входной стороне HMT, а зубчатый венец

соединяется со входом HSU, а выход

Исследования в области HMT в последние годы в основном

HSU соединены с выходным валом HMT.

сосредоточены на технологиях, ориентированных на продукт [1, 9–11]

, в то время как можно найти несколько отчетов по методологии проектирования характеристик потока мощности и скорости.

В этом документе описывается систематический подход к проектированию механической системы трехвального ГМТ.

Соотношения мощностей и скоростей исследуются для

Типовой ГМТ состоит из одного или двух ГСУ и

всех возможных конфигураций трехвальной ГМТ

сложной зубчатой передачи, которая образует замкнутый контур.

с помощью сетевого анализа. На основе сети

Эта конфигурация с обратной связью приводит к результатам анализа цепи питания, предлагается методология проектирования для HMT

, которая затрудняет применение общепринятой конфигурации.

национальный метод анализа, такой как графический анализ. Анализ сети

, предложенный Хедманом [6], является мощным инструментом, используемым для анализа величины и направления

мощности для сложной системы передачи, такой как HMT.В сетевом анализе механические компоненты

подразделяются на элементы вала и ТМ (трансформация

Трехвальная ГМТ состоит из одного ГСУ и
миссии
), такие как шестерня, сцепление и т. д. В

планетарные шестерни. В трехвальном ГМД возможно построение

матриц моментов и скоростей, скорость

построение 12 механических конфигураций [3].

узел и узел крутящего момента определены, а также эффективность Матрица
.Подробности анализа сети можно найти по адресу

, где происходит разделение мощности. На входе

в литературе [6].

HMT разделенного типа, разделение мощности происходит на входе. В данном исследовании у насоса

в зависимости от расположения соединения

ход ST изменяется от −1 до +1, а у электродвигателя

ГСУ с планетарным редуктором.Аналогичным образом,

хода фиксируется как ST=+1. HG означает, что спиральный

шесть вариантов HMT могут быть сконструированы для типа

с разделенным выходом. механизм. Матрицы момента и скорости для сети

D20703 © IMechE 2005Proc. ИМех. Том. 219 Часть D: J. Автомобильная техника

автор: гость, 6 сентября 2012 г.pid.sagepub.comСкачано из

Введение в гидромеханические трансмиссии

Стоимость топлива и характеристики экономии топлива бесступенчатой трансмиссии (CVT) увеличили потребность в обеспечении возможностей CVT для все более крупных внедорожных машин.Архитектура гидромеханической трансмиссии позволяет меньшим гидравлическим компонентам обеспечивать рентабельную функциональность бесступенчатой трансмиссии для более крупных машин. В результате количество гидромеханических трансмиссий на рынке растет.

Схема гидромеханической трансмиссии концептуально проста с двумя параллельными путями мощности ( рис. 1 ). Гидравлический тракт состоит из насоса и двигателя, называемых здесь «вариатором». Механический путь обычно представляет собой вал с одной или двумя шестернями.Эти пути взаимосвязаны 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 уже давно используются в сельскохозяйственных тракторах. Они либо стандартные, либо предлагаются в качестве опции ( Рис.2 ).

До сих пор гидромеханические трансмиссии обычно не применялись в землеройной технике. Считается, что сегмент колесных погрузчиков больше всего выиграет от вариатора, и именно здесь можно найти последние предложения. Примеры в Рис. 3 были анонсированы и доступны сейчас или будут доступны в ближайшее время.

Три вещи отличают данный дизайн:

Первый — это конструкция вариатора и его расположение, например насос с наклонной шайбой переменного рабочего объема, двигатель постоянного рабочего объема с наклонной осью, установленный внутри.

Второй тип муфты. Общие термины: входная связь, выходная связь и составное разделение. Хотя подробности этой номенклатуры выходят далеко за рамки этой статьи, в целом она описывает, соединен ли входной или выходной вал трансмиссии напрямую через передаточное число с одним из валов вариатора. В случае составного разъема ни один из валов вариатора не подключен напрямую.

Третий — количество диапазонов или режимов.Это количество различных механических взаимосвязей между механическими и гидравлическими путями путем включения и выключения любых сцеплений в системах передач. Обратите внимание, что тип связи не обязательно одинаков для каждого диапазона или режима.

Рассмотрим топливную карту двигателя, показанную на рис. 4 . Вертикальная ось — это мощность двигателя, а горизонтальная ось — частота вращения двигателя. Пик каждого контура указывает максимальную мощность двигателя для данного расхода топлива.Геометрическое место этих пиков определяет наилучшую частоту вращения двигателя для минимального расхода топлива.

Рассмотрим силовой агрегат, описанный в Рис. 5 . График в нижней части рисунка показывает, что для любой заданной скорости движения возможны только одна или две скорости двигателя. Маловероятно, что одна из этих скоростей попадает на линию минимального расхода топлива рис. 4 . Кроме того, ожидаемые изменения нагрузки, особенно если есть какие-либо трудности с изменением передаточного отношения, могут привести к тому, что оператор выберет более высокую скорость двигателя (более высокий расход топлива) и/или более низкую скорость движения (более медленное время цикла).

Рассмотрим силовой агрегат в рис. 6 . График в нижней части рисунка показывает, что для заданной 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 частоты вращения двигателя на графике , рис. 5 , включены для справки. Поскольку современные гидромеханические вариаторы так хорошо изменяют передаточное отношение, проблем с изменением нагрузки практически нет, как это может быть с дискретными ступенчатыми трансмиссиями.

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 в Caterpillar работал над внедорожными трансмиссиями, в первую очередь проектируя и разрабатывая несколько гидромеханических трансмиссий и систем рулевого управления для гусеничных машин.Он вышел на пенсию в 2010 году, но продолжает работать в Caterpillar на условиях неполного рабочего дня. В настоящее время он владеет 23 патентами в области трансмиссии.

a01

Одним из принципиальных отличий является добавление электронной системы управления двигателем (ЕЕС), которая постоянно ищет и предупреждает летный экипаж о нескольких уровнях неисправностей, которые могут повлиять на работу двигателя. Летные экипажи обнаружат, что новая PCS выглядит и работает так же, как системы в предыдущих моделях, но при этом представляет улучшения в отношении работоспособности, возможностей, надежности и ремонтопригодности этих систем.Кроме того, ремонтные бригады обнаружат, что в систему встроено множество полезных для них инструментов.
Электронное управление двигателем является ключевой особенностью усовершенствованной системы управления двигателем (PCS) на всех самолетах 737 следующего поколения. Этот новый тип PCS, устанавливаемый на двигатели CFM56-7 самолетов 737-600, 737-700, 737-800 и 737-900, предназначен для обеспечения максимальной производительности двигателя, оптимальной работы двигателя и эффективной интеграции с другими системами самолета.
Полнофункциональная цифро-электронная система управления двигателем (FADEC) не нова; первая такая система поступила в коммерческую эксплуатацию на Боинге 757 в 1984 году, и большинство новых реактивных лайнеров имеют эту возможность.FADEC в PCS на 737-х нового поколения заменяет гидромеханическое управление на моделях 737-100/-200 и электронно-диспетчерское управление на моделях 737-300/-400/-500. (Различные типы систем управления двигателем описаны в выпуске журнала Airliner за апрель-июнь 1988 г.)

Основные различия между PCS в 737-х следующего поколения и более ранних 737-х сводятся к трем категории:

1. Компоненты и установки.
2. Производство полетов.
3. Техническое обслуживание.

Органы управления двигателем 737-600/-700/-800/-900 выглядят, ощущаются и работают почти так же, как и на предыдущих 737-х, хотя многие компоненты (и то, как они работают) совершенно разные. Например, управление набором тяги и включением/выключением подачи топлива в двигатель осуществляется электрически, а не с помощью механических тросов управления; большинство интерфейсов с другими системами самолета теперь цифровые; и многие из дисплеев двигателя в кабине экипажа управляются органами управления двигателем.Ниже приведены основные компоненты системы и установки АСУТП:

Электронная система управления двигателем (ЕЕС).

Гидромеханический узел.

Генератор ЕЕС.

ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ (ЕЕС).
Основным компонентом управления движением является электронная система управления двигателем (ЕЕС) (рис. 1). EEC установлен на корпусе вентилятора каждого двигателя.
EEC получает входные данные от датчиков самолета и двигателя, вычисляет требуемую тягу двигателя с точки зрения скорости вращения вентилятора (N ₁ ) и отправляет электрические команды на различные приводы двигателя, чтобы заставить двигатель ускоряться или замедляться до этого желаемого значения N ₁ — быстро, точно и без скачков, перерегулирования частоты вращения ротора или других нестабильностей.

Помимо управления работой двигателя, EEC собирает, обрабатывает и выводит данные для дисплеев кабины экипажа и для использования при техническом обслуживании; обнаруживает и устраняет неисправности, которые в противном случае нарушили бы работу двигателя; и может работать в интерактивном режиме обслуживания.

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (ГМУ).
Этот узел, как показано на рис. 2, устанавливается на задней левой стороне коробки передач вспомогательного оборудования.

HMU содержит клапан дозирования топлива, который регулирует подачу топлива в камеру сгорания, и другие регулирующие клапаны, которые управляют регулируемыми лопатками статора, регулируемым спускным клапаном между компрессорами, системой управления активным зазором турбины и ступенями топливных форсунок.

HMU также содержит отсечной топливный клапан высокого давления (HPSOV), который закрывается непосредственно по команде CUTOFF пускового рычага кабины экипажа.

ГЕНЕРАТОР ЕЕС.
Генератор EEC (рис. 3) подает первичную электроэнергию на каждый канал EEC. Он установлен на передней поверхности редуктора агрегатов.

Генератор EEC питает EEC при частоте вращения двигателя более 12 % N ₂ . На меньших скоростях EEC использует питание 115 В переменного тока от бортовой сети самолета.При выключении двигателя питание отключается.

Новый PCS приводит к нескольким эксплуатационным отличиям, хотя большинство из них невидимы для летного экипажа. Они также достаточно похожи на операции с более ранними Боингами 737, чтобы позволить летным экипажам Боингов 737 более раннего и следующего поколения сохранить тот же рейтинг типа. Различия заключаются в следующих категориях:

Управление двигателем у прохода.

Межсистемные интерфейсы.

Движительно-управляющие операции.

УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ У ПРОХОДА.
Для летного экипажа органы управления двигателем у прохода (рис. 4) остались без изменений, но оборудование внутри стойки у прохода и под полом было полностью переработано.
Для каждого двигателя шатун передает команду рычага тяги летного экипажа на узел автомата тяги, где блок двойного разрешения посылает электрическую команду тяги в каждый канал ЭЭК. (Когда автомат тяги включен, серводвигатели позиционируют оба резольвера, перемещая рычаги управления двигателем через шатуны назад, так что рычаги управления двигателем реагируют на команду автомата тяги.)

Для включения реверса тяги после приземления летный экипаж поднимает рычаги реверса тяги. «Блокировка» с электрическим приводом блокирует каждый рычаг в положении заднего хода на холостом ходу до тех пор, пока реверсоры тяги не сработают. Затем каждый блок снимается, чтобы можно было выбрать полностью реверсивную тягу. Эта блокировка с электрическим приводом заменяет блокировку троса управления тягой, использовавшуюся на предыдущих 737-х.

Рычаги запуска двигателя больше не управляют механическими тросами. Электрический переключатель, управляемый пусковым рычагом, подает сигнал на соленоид клапана отсечки топлива высокого давления (HPSOV).Два новых индикатора ENG VALVE CLOSED на топливной панели показывают состояние HPSOV (открыт, закрыт или находится в пути).

МЕЖСИСТЕМНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ.
Органы управления двигателями имеют важные интерфейсы с другими системами самолета: общей системой отображения, системой управления полетом и автоматом тяги. Цифровые шины данных ARINC-429 передают данные между EEC и этими системами для эффективной интегрированной работы.

ДВИГАТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ.
Несколько новых функций PCS вызывают некоторые незначительные изменения в работе двигателя по сравнению с более ранними 737-ми.Эти функции описаны ниже:

Функции автоматической защиты от запуска и не запуска (эти функции отключены для запуска в полете). Несколько новых функций помогают предотвратить повреждение двигателя в случае ненормального запуска двигателя с земли.
— Защита от мокрого пуска останавливает подачу топлива и зажигание, если температура выхлопных газов (EGT) не повышается в течение 15 секунд после перевода пускового рычага двигателя в положение IDLE.

— Предупреждение о горячем пуске мигает контуром показаний EGT, если EGT слишком горячая для текущей скорости N ₂.

— Защита от горячего пуска останавливает подачу топлива и зажигание, если температура выхлопных газов превышает предел запуска 725°C. Из-за этих новых функций процедуры запуска двигателя летным экипажем не меняются; экипаж по-прежнему должен управлять запуском, следить за показаниями двигателя и действовать быстро, если запуск не проходит нормально.

— Защита от отката двигателя (активна только на земле) останавливает подачу топлива и зажигание, если двигатель после запуска замедляется до оборотов холостого хода ниже устойчивого, а температура выхлопных газов превышает предел запуска.

— Защита от возгорания включает зажигание, если система управления двигателем обнаруживает неконтролируемое замедление двигателя. Это должно произойти для повторного запуска двигателя, если он загорелся, но топливо еще есть. Блок управления выключает зажигание через 30 секунд или при частоте вращения двигателя менее 50 % N ₂ .

Оповещение об отсутствии отправки. Желтый индикатор УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ на кормовой панели над головой (рис. 5) загорается, когда самолет находится на земле, а неисправность системы управления двигателем препятствует вылету самолета.Свет подавляется в полете, потому что для этого условия нет определенной процедуры для летного экипажа. Если после приземления загорается индикатор ENGINE CONTROL, летный экипаж должен немедленно уведомить обслуживающий персонал, поскольку связанная с этим неисправность должна быть устранена до повторной отправки самолета. Если после запуска двигателя загорается индикатор ENGINE CONTROL, взлет запрещен.

Альтернативный режим установки тяги. Органы управления двигателем имеют два режима установки тяги: нормальный и попеременный.В нормальном режиме система управления двигателем использует данные об условиях полета из системы воздушных данных самолета для вычисления команды N ₁ . Если достоверные данные об условиях полета недоступны, управление двигателем переключается в альтернативный режим, который вычисляет команду N ₁ из другого графика от рычага тяги к N ₁. При изменении режима временное смещение скорости N ₁ предотвращает изменение тяги. Желтый индикатор ALTN на переключателе EEC (рис. 5) предупреждает летный экипаж о том, что альтернативный режим активен.(Переключатели EEC заменяют переключатели управления питанием 737-300/-400/-500, которые имеют аналогичную функцию.) Чтобы устранить смещение рычагов управления двигателем, которое может возникнуть при изменении условий полета, летный экипаж переводит оба рычага управления двигателем в среднее положение. -power и управляет обоими переключателями EEC. Это переводит оба двигателя в альтернативный режим и удаляет смещение скорости N ₁. В альтернативном режиме тяга может превышать сертифицированную мощность двигателя при переднем положении рычага тяги. Чтобы избежать избыточного наддува, летные экипажи должны использовать расчетный компьютер управления полетом предел тяги, чтобы установить тягу для текущего режима полета (взлет, набор высоты или крейсерский полет).Этот предел показан в виде зеленой «гусиной лапки» N ₁ — эталонный курсор (рисунок 6).

Производительность-запас тяги. Двигатели CFM56-7 на 737-х следующего поколения могут работать с одним из шести значений тяги. В Таблице 1 перечислены доступные модели двигателей и модели двигателей, которые можно использовать с каждой моделью 737.
В зависимости от комбинации модели самолета и двигателя для аварийного использования во время взлета и ухода на второй круг может быть доступна дополнительная тяга. Например, для 737-700 с двигателями -7В22 доступен резерв тяги, поскольку самолет -700 может принять более высокую тягу -7В24.Система управления двигателем допускает взлетную/уходную тягу до этой номинальной мощности, когда рычаг управления двигателем полностью выдвинут вперед. Если установленный двигатель имеет самый высокий рейтинг, предлагаемый для этой модели 737 (например, 737-600 с рейтингом -7B22), возможности резерва производительности нет. Как и избыточная тяга самолетов 737-100/-200/-300/-400/-500, тяга с резервом производительности предназначена только для аварийного использования.

Улучшения индикации двигателя. Общая система индикации N ₁ индикации установки тяги показана на рисунке 6.Изменения в этой индикации по сравнению с 737-300/-400/-500:
— Индикация REV (зеленая или желтая) заменяет желтые индикаторы REVERSER UNLOCKED.
— При разгоне и торможении двигателя отображается командный сектор.
— Двухцветная индикация TAI показывает состояние теплового антиобледенения двигателя.
— Вся индикация становится красной, если N ₁ превышает скорость красной линии.

Другие изменения индикации двигателя включают:

На индикации EGT появляется янтарный ENG FAIL, если N ₂ скорость снижается ниже холостого хода, когда рычаг запуска двигателя находится в положении IDLE.

Красная круглая метка указывает предел запуска EGT, когда двигатель не работает.

В полете над индикацией N ₂ появляется желтое сообщение X-BLD START, если требуется помощь при запуске.

Индикация EGT и N ₂ меняет цвет на красный, если текущее значение превышает красную черту, а индикация EGT становится желтой, если температура находится в диапазоне желтых полос.

Янтарная полоса индикатора давления масла меняется в зависимости от частоты вращения двигателя.

Процедуры технического обслуживания силовой установки самолетов 737-600/-700/-800/-900 значительно отличаются от тех, что применялись на более ранних моделях 737. В частности, обслуживающий персонал должен знать, как и когда проверять следующее:

Статус отправки.

Компьютер управления полетом/блок управления дисплеем (FMC/CDU), страницы технического обслуживания двигателя.

Другие самолетные системы.

Превышение частоты вращения и перегрева двигателя.

СТАТУС ОТПРАВКИ.
Обслуживающий персонал должен проводить периодические проверки состояния диспетчерского управления двигателем.Поскольку логика EEC обнаруживает и устраняет многие неисправности, двигатель может нормально работать при наличии неисправностей. Например, полный отказ одного канала EEC не оказывает немедленного влияния на работу двигателя, поскольку второй канал берет на себя управление. Индикаторы ENGINE CONTROL и сообщения на экранах технического обслуживания FMC/CDU сообщают об этих неочевидных неисправностях.
Органы управления двигателем имеют четыре основных уровня работоспособности, перечисленных ниже в порядке улучшения возможностей:

Без отправки.Индикатор ENGINE CONTROL указывает на то, что органы управления двигателем находятся в состоянии отсутствия отправки.

Отправка списка минимального оборудования (MEL). MEL самолета определяет диспетчерские требования, если орган управления двигателем находится в режиме попеременной установки тяги (горит индикатор ALTN).

Ограниченная по времени отправка. Условие отправки с ограничением по времени возникает в результате неисправности, которая не имеет немедленных последствий для работы двигателя. Однако таким образом самолет не может эксплуатироваться бесконечно, так как неисправность снижает избыточность системы, что, в свою очередь, увеличивает вероятность остановки двигателя.
Федеральное авиационное управление США определило два ограниченных по времени интервала отправки для устранения неисправности, связанной с отправкой с ограничением по времени: кратковременный (обычно 150 часов) и длительный (обычно 500 часов).

Поскольку летному экипажу не сообщается об ошибках, связанных с отправкой в течение ограниченного времени, обслуживающий персонал должен периодически использовать страницы технического обслуживания компьютера управления полетом/дисплея управления (FMC/CDU) для их проверки. Каждая авиакомпания должна иметь политику проверки и ремонта, которая гарантирует, что эти неисправности будут обнаружены и устранены до истечения срока эксплуатации.При 10-часовой ежедневной эксплуатации самолета еженедельная проверка позволяет до восьми дней устранить кратковременную неисправность.

Неограниченная отправка. Если не возникает ошибок с ограниченным временем отправки или отсутствия отправки и не горит индикатор ALTN, органы управления двигателем находятся в состоянии неограниченной отправки. Однако органы управления двигателем могут по-прежнему иметь экономические недостатки; то есть неисправности эксплуатационного оборудования, которые не влияют на работу самолета. Эти неисправности следует устранять, когда это удобно, чтобы обеспечить непрерывную работу затронутых функций.

УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ КОМПЬЮТЕР/УПРАВЛЕНИЕ БЛОК ДИСПЛЕЯ (FMC/CDU) СТРАНИЦЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ.
На рис. 7 показана верхняя страница обслуживания Engine-1 на FMC/CDU. Страницы меню CDU позволяют обслуживающему персоналу проверять неисправности в каждой категории диспетчеризации; выполнять функциональные тесты; проверить обороты двигателя или превышение температуры; контролировать входные сигналы EEC; и просмотрите конфигурацию управления двигателем.
ДРУГИЕ САМОЛЕТНЫЕ СИСТЕМЫ.
Элементы управления двигателем имеют несколько встроенных тестов, доступ к которым осуществляется через страницы обслуживания FMC/CDU.При вызове страниц двигателя EEC автоматически включается. Техническое обслуживание других систем самолета, таких как автомат тяги, требует, чтобы органы управления двигателем включались вручную, чтобы EEC могли связываться с этой системой. Чтобы включить EEC, летный экипаж устанавливает переключатель запуска двигателя в положение CONT. После испытаний летный экипаж переводит пусковой переключатель обратно в положение OFF и выходит из страниц технического обслуживания двигателя FMC/CDU, чтобы EEC отключился.

ПРЕВЫШЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ПЕРЕГРЕВ.
Если после остановки обоих двигателей поле индикации для N ₁ , N ₂ или EGT становится красным, это означает превышение скорости или перегрев двигателя. Величина превышения и продолжительность показаны на странице обслуживания превышений FMC/CDU. В руководстве по техническому обслуживанию указывается, какие действия по техническому обслуживанию, если таковые требуются.

Резюме
Boeing и CFMI разработали Боинг 737 следующего поколения с системой управления двигателем (PCS), которая обеспечивает максимальную эффективность и удобство работы двигателя.Конструкция PCS самолетов 737-600/-700/-800/-900 представляет собой полнофункциональную цифро-электронную систему управления двигателем, или FADEC, которая значительно отличается от PCS на всех более ранних моделях 737. Хотя PCS на базе FADEC содержит несколько улучшений, летный экипаж заметит лишь несколько изменений по сравнению с более ранними Боингами 737. Кроме того, обслуживающий персонал оценит встроенные инструменты ремонтопригодности, которые помогут им быстро решать проблемы.

Название вашей статьи начинается здесь:

%PDF-1.4 % 1 0 объект >/Metadata 742 0 R/OCProperties>>>]/ON[743 0 R]/Order[]/RBGroups[]>>/OCGs[743 0 R 791 0 R]>>/OutputIntents[>]/Pages 2 0 R/StructTreeRoot 77 0 R/Тип/Каталог>> эндообъект 790 0 объект >/Шрифт>>>/Поля 795 0 R>> эндообъект 742 0 объект >поток Microsoft® Word 2010application/pdf
Название вашей статьи начинается здесь:

Ганс Небер-Эшбахер
Microsoft® Word 20102016-12-21T12:36:19+08:002016-12-25T13:57:39+01:002016-12-25T13:57:39+01:00870D4DD2-CF0F-4DEF-A6F4-2DE7F68F4D20uuid:63c2caad -ffd5-4dc9-a89b-655abb1fcc991A конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 77 0 объект > эндообъект 79 0 объект > эндообъект 78 0 объект > эндообъект 82 0 объект [81 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 83 0 R 84 0 R 85 0 R 86 0 Р 87 0 Р 88 0 Р 89 0 Р 90 0 Р 91 0 Р 92 0 Р 93 0 Р 95 0 Р 96 0 Р 97 0 Р 98 0 Р 99 0 Р 100 0 Р 101 0 Р 102 0 Р 103 0 Р 104 0 Р] эндообъект 107 0 объект [106 0 R 108 0 R 112 0 R 110 0 R 113 0 R 111 0 R 114 0 R 117 0 R 116 0 R 118 0 R 120 0 R 121 0 R 122 0 R 123 0 R 124 0 R 125 0 R 126 0 R 127 0 R 128 0 R 129 0 R 130 0 R 131 0 R 132 0 R 133 0 R 134 0 R 135 0 R 136 0 R 137 0 R 138 0 R 428 0 R 429 0 R 430 0 R 431 0 R 432 0 Р 433 0 Р 434 0 Р 435 0 Р 436 0 Р 437 0 Р 438 0 Р 439 0 Р 440 0 Р 360 0 Р 360 0 Р 360 0 Р 364 0 Р 366 0 Р 368 0 Р 369 0 Р 372 0 Р 374 0 Р 378 0 Р 377 0 Р 380 0 Р 381 0 Р 385 0 Р 389 0 Р 388 0 Р 391 0 Р 392 0 Р 396 0 Р 400 0 Р 399 0 Р 402 0 Р 403 0 Р 407 0 Р 411 0 R 410 0 R 413 0 R 414 0 R 418 0 R 422 0 R 421 0 R 424 0 R 425 0 R 426 0 R 140 0 R 141 0 R 145 0 R 147 0 R 148 0 R 152 0 R 154 0 R 156 0 R 158 0 R 160 0 R 162 0 R 164 0 R 165 0 R 168 0 R 170 0 R 172 0 R 174 0 R 176 0 R 178 0 R 180 0 R 182 0 R 184 0 R 185 0 R 189 0 Р 191 0 Р 193 0 Р 195 0 Р 197 0 Р 199 0 Р 201 0 Р 203 0 Р 204 0 Р 208 0 Р 210 0 Р 212 0 Р 214 0 Р 216 0 Р 218 0 Р 220 0 Р 222 0 Р 223 0 Р 227 0 Р 229 0 Р 231 0 Р 233 0 Р 235 0 Р 237 0 Р 239 0 Р 241 0 Р 242 0 R 246 0 R 248 0 R 250 0 R 252 0 R 254 0 R 256 0 R 258 0 R 260 0 R 261 0 R 264 0 R 266 0 R 268 0 R 270 0 R 272 0 R 274 0 R 276 0 Р 278 0 Р 280 0 Р 281 0 Р 285 0 Р 287 0 Р 289 0 Р 291 0 Р 293 0 Р 295 0 Р 297 0 Р 299 0 Р 300 0 Р 304 0 Р 306 0 Р 308 0 Р 310 0 Р 312 0 R 314 0 R 316 0 R 318 0 R 319 0 R 323 0 R 325 0 R 327 0 R 329 0 R 331 0 R 333 0 R 335 0 R 337 0 R 338 0 R 342 0 R 344 0 R 346 0 R 348 0 R 350 0 R 352 0 R 354 0 R 356 0 R 357 0 R 358 0 R] эндообъект 443 0 объект [442 0 R 444 0 R 445 0 R 446 0 R 447 0 R 448 0 R 449 0 R 450 0 R 451 0 R 452 0 R 453 0 R 454 0 R 457 0 R 456 0 R 458 0 R 459 0 R 462 0 R 461 0 R 463 0 R 466 0 R 465 0 R 467 0 R 469 0 R 470 0 R 471 0 R 472 0 R 473 0 R 474 0 R 475 0 R 476 0 R] эндообъект 479 0 объект [478 0 R 480 0 R 482 0 R 483 0 R 484 0 R 485 0 R 486 0 R 487 0 R 488 0 R 489 0 R 490 0 R 491 0 R 492 0 R 493 0 R 494 0 R 495 0 R 496 0 R 497 0 R 498 0 R 499 0 R 500 0 R 501 0 R 502 0 R 503 0 R 504 0 R 505 0 R 506 0 R 507 0 R 508 0 R 509 0 R 510 0 R 511 0 R 512 0 R 513 0 Р 514 0 Р 515 0 Р 516 0 Р 517 0 Р 518 0 Р 520 0 Р 521 0 Р 522 0 Р 523 0 Р 524 0 Р 525 0 Р 526 0 Р 527 0 Р 528 0 Р 529 0 Р 530 0 Р 531 0 Р 532 0 Р 533 0 Р 534 0 Р 535 0 Р 536 0 Р 537 0 Р 538 0 Р 539 0 Р 540 0 Р 541 0 Р 542 0 Р 543 0 Р 544 0 Р 545 0 Р 546 0 Р 547 0 R 548 0 R 550 0 R 551 0 R 649 0 R 651 0 R 652 0 R 653 0 R 654 0 R 655 0 R 656 0 R 657 0 R 658 0 R 659 0 R 660 0 R 661 0 R 662 0 R 663 0 Р 664 0 Р 665 0 Р 666 0 Р 667 0 Р 668 0 Р 672 0 Р 670 0 Р 673 0 Р 671 0 Р 674 0 Р 675 0 Р 676 0 Р 677 0 Р 610 0 Р 611 0 Р 615 0 Р 617 0 Р 618 0 Р 621 0 Р 623 0 Р 627 0 Р 626 0 Р 628 0 Р 632 0 Р 636 0 Р 635 0 Р 637 0 Р 641 0 Р 645 0 Р 644 0 Р 646 0 Р 647 0 Р 553 0 Р 554 0 Р 554 0 Р 554 0 Р 558 0 Р 560 0 Р 561 0 Р 564 0 Р 566 0 Р 570 0 Р 569 0 Р 571 0 Р 575 0 Р 579 0 Р 578 0 Р 580 0 Р 584 0 Р 588 0 Р 587 0 Р 589 0 Р 593 0 Р 597 0 Р 596 0 Р 598 0 Р 602 0 Р 606 0 Р 605 0 Р 607 0 Р 608 0 Р] эндообъект 679 0 объект [678 0 R 682 0 R 681 0 R 683 0 R 683 0 R 683 0 R 683 0 R 684 0 R 685 0 R 686 0 R 687 0 R 687 0 R 687 0 R 687 0 R 687 0 R 687 0 R 688 0 R 689 0 R 689 0 R 689 0 R 689 0 R 689 0 R 690 0 R 691 0 R 692 0 R 693 0 R 694 0 R 695 0 R] эндообъект 678 0 объект > эндообъект 682 0 объект > эндообъект 681 0 объект > эндообъект 683 0 объект > эндообъект 684 0 объект > эндообъект 685 0 объект > эндообъект 686 0 объект > эндообъект 687 0 объект > эндообъект 688 0 объект > эндообъект 689 0 объект > эндообъект 690 0 объект > эндообъект 691 0 объект > эндообъект 692 0 объект > эндообъект 693 0 объект > эндообъект 694 0 объект > эндообъект 695 0 объект > эндообъект 80 0 объект > эндообъект 73 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text]/XObject>>>/StructParents 4/Type/Page>> эндообъект 837 0 объект >поток HW[o~S,5`H\q6jp

Анализ и проверка характеристик передачи мощности гидромеханической трансмиссии сельскохозяйственных тракторов

C.Э. Геринг, М.Л. Стоун, Д.В. Смит и П.К. Тернквист, Принципы проектирования внедорожных транспортных средств , Американское общество инженеров-агрономов (ASAE), Майами, США (2003).

Книга Google ученый

Т. Муто, Х. Като, К. Сакамото и Ю. Ямада, Цифровое управление системой гидростатической трансмиссии, управляемой дифференциальной широтно-импульсной модуляцией, Сделка Японского общества инженеров-механиков, серия C , 61 (590) (1995) 3983–3990.

Артикул Google ученый

Г. Х. Ли, Д. С. Ким и Д. С. Юнг, Концептуальный проект HCVT (гидромеханическая бесступенчатая трансмиссия) для городских автобусов, Конгресс и выставка инженеров по коммерческим автомобилям SAE , Иллинойс, США (2004 г.).

Google ученый

Дж. Х. Кресс, Гидростатическая трансмиссия с разделением мощности для колесных транспортных средств — Классификация и теория работы , SAE 680549 (1968).

Книга Google ученый

Дж. Пичард и Б. Бессон, Конструкция гидростатических трансмиссий с разделением мощности и примеры применения, Journal of Engineering for Power , 103 (1) (1981) 168–173.

Артикул Google ученый

A. Hedman, Метод анализа механических систем трансмиссии , Отчет № 1985-11-08, Отдел машинных элементов, Технологический университет Чалмерса, Гетеборг, Швеция, 9-13 (1985).

Google ученый

А. Хедман, Компьютерный анализ общих механических систем трансмиссии – пример, Вторая международная конференция по новым разработкам в области разработки силовых агрегатов и шасси , Страсбург, Франция (1989) 10–13.

Google ученый

Д. Х. Сунг, Х. Э. Ким, Г. Х. Ли и Х. С. Ким, Характеристики силовой передачи гидромеханической трансмиссии, Труды Корейского общества инженеров-механиков A , 25 (11) (2001) 1854–1862.

Google ученый

Д. Х. Сунг, Х. Э. Ким, Г. Х. Ли и Х. С. Ким, Анализ характеристик мощности гидромеханической трансмиссии с учетом потери потока HSU, Труды Корейского общества инженеров-механиков A , 26 (6) (2002) 1149– 1158.

Артикул Google ученый

Д. Сунг, С. Хван и Х. Ким, Проект гидромеханической трансмиссии с использованием сетевого анализа, Proc.ИМех. , 219 (2005) 53–63.

Артикул Google ученый

Н. Ким, Дж. Ким и Х. Ким, Управление двухрежимной трансмиссией с разделением мощности для гибридного электромобиля, The World Electric Vehicle Journal , 2 (4) (2008) 118–127.

Google ученый

С. Ан, Дж. Чой, С. Ким, Дж. Ли, С. Чой и Х. Ким, Разработка интегрированного алгоритма управления двигателем и гидромеханической трансмиссией для трактора, Advanced in Machine Engineering , 7 (7) (2015) 1–18.

Артикул Google ученый

К. Петтерссон, К.-Э. Ридберг и П. Крус, Сравнительное исследование многорежимных трансмиссий с разделением мощности для колесных погрузчиков , Двенадцатая скандинавская международная конференция по гидроэнергетике, Тампере, Финляндия (2011 г.).

Google ученый

С. Меркати, Ф. Паниццоло и Г. Профумо, Гидромеханическая вариаторная трансмиссия с разделением мощности (HVT) для внедорожного применения, 10-я Международная конференция по гидроэнергетике , Дрезден, Германия (2016).

Google ученый

П. Ю. Ли и Ф. Менсинг, Оптимизация и управление гибридным гидравлическим пассажирским транспортным средством на основе гидромеханической трансмиссии, 7-я Международная конференция Fluid Power Conference , Ахен, Германия (2010 г.).

J. Looman, Zahnradgetriebe-Grundlagen, Konstruktionen, Anwendungen in Fahrzeugen , Springer, Берлин, Германия (2009 г.).

Google ученый

Д.Х. Сунг, Характеристики мощности и конструкция системы передачи с разделением мощности , неопубликованная докторская диссертация, Университет Сонгюнкван, Сувон, Корея (2007).

Google ученый

KISSSoft AG, Руководство пользователя KISSSoft, версия 03/2012 , Бубикон, Швейцария (2013 г.).

.

No related posts.

Разное

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован.
Комментарий
Имя

Email

Сайт

Рубрики
Авто мастер

Датчик

Двигатель

Дизель

Катализатор

Муфта

Покраска

Советы

Тюнинг

Устройство автомобиля

Фильтр

Разное

Copyright © 2019 ---. All Rights Reserved.

Карта сайта