Запитання для самоконтролю

1. Призначення, класифікація роздавальних коробок

2. Конструкція, принцип дії роздавальної коробки з блокованим приводом

3. Конструкція, принцип дії роздавальної коробки з симетричним диференціалом

4. Конструкція, принцип дії роздавальної коробки з несиметричним диференціалом

§19. Автоматичні та напівавтоматичні трансмісії

19.1. Особливості конструкції гідромеханічної передачі

Гідромеханічна передача використовується на автомобілях вже тривалий час. Вона дає змогу полегшити керування автомобілем та має такі переваги:

• забезпечення автоматизації перемикання передач та відсутність необхідності у наявності педалі зчеплення;

• підвищення прохідності автомобіля в умовах бездоріжжя завдяки відсутності розриву потоку потужності при перемикання передач;

• підвищення довговічності двигуна та агрегатів трансмісії завдяки властивості гідротрансформатора знижувати динамічні навантаження.

В той же час вона має ряд недоліків, зокрема втрата потужності та підвищення витрати пального через нижчий коефіцієнт корисної дії гідромеханічної передачі порівняно з механічною.

Гідромеханічна передача складається з трьох основних частин:

• гідротрансформатор;

• механічна коробка передач;

• система керування.

Найпростіший гідротрансформатор має тороїдну форму і складається з троьох лопатевих коліс: насосне, турбінне та реактор. Вал насосного колеса сполучений з колінчастим валом двигуна, турбінне колесо сполучається з трансмісією, а реактор встановлюється в корпусі гідротрансформатора.

Гідротрансформатор заповнюється спеціальною рідиною. Кожне колесо має зовнішній та внутрішній торці, між якими розташовуються профільовані лопаті. Всі колеса гідротрансформатора максимально наближені одне до одного, а витіканню рідини перешкоджає спеціальне ущільнення.

Рис. 19.1. Конструкція гідротрансформатора: 1 – блокувальна муфта; 2 – турбінне колесо; 3 – насосне колесо; 4 – реакторне колесо; 5 – механізм вільного ходу

Рис. 19.2. Гідротрансформатор

При обертанні колінчастого вала двигуна обертається насосне колесо. Воно переміщує рідину, яка знаходиться між лопатями. Рідина не тільки обертається відносно осі гідротрансформатора, а й переміщається вздовж лопатей насосного колеса під дією відцентрової сили. Це супроводжується зростанням кінетичної енергії потоку. На виході з насосного колеса потік рідини потрапляє на турбінне колесо та діє на його лопаті. Після цього рідина потрапляє в реактор та повертається до входу насосного колеса. Таким чином рідина постійно циркулює по замкненому колу.

Реактор, який розташовується нерухомо між насосним та турбінним колесами, має лопаті спеціального профілю. Вони змінюють напрям потоку рідини, яка виходить з турбінного колеса, і направляють його під певним кутом на лопаті насосного колеса. Це дозволяє суттєво збільшити обертовий момент, який передається від двигуна до трансмісії.

Рис. 19.3. Принцип роботи гідротрансформатора: 1 – насосне колесо; 2 – турбінне колесо; 3 – реактор

Будь-який гідротрансформатор характеризується коефіцієнтом корисної дії, передавальним відношенням (співвідношення кутових швидкостей коліс трансформатора) та коефіцієнтом трансформації (показує в скільки разів збільшується значення обертового моменту). Максимальний коефіцієнт трансформації залежить від конструкції гідротрансформатора і може становити до 2,4 (при нерухомому турбінному колесі). При збільшенні частоти обертання вала двигуна зростає кутова швидкість насосного та турбінного коліс, а зростання обертового моменту в гідротрансформаторі плавно зменшується. Коли кутова швидкість турбінного колеса наближається до кутової швидкості насосного, потік рідини, яка поступає на лопаті, змінює свій напрямок на протилежний.

Для того, щоб реактор в цьому режимі не створював перешкод потоку рідини, його встановлюють на муфті вільного ходу. Це дозволяє перевести гідротрансформатор в режим гідромуфти, що веде до зниження втрат.

Коефіцієнт корисної дії гідротрансформатора визначає економічність його роботи і знаходиться в межах 0,7…0,8. В режимі гідромуфти ККД гідротрансформатора може становити до 0,97.

Зміна режимів роботи гідротрансформатора відбувається автоматично. Якщо збільшувати навантаження на виході з гідротранс-форматора, відбувається зменшення кутової швидкості турбіни, що призводить до збільшення коефіцієнта трансформації.

Гідротрансформатор має ряд суттєвих недоліків:

• малий діапазон передавальних чисел;

• не забезпечує рух заднім ходом;

• не від’єднує двигун від трансмісії.

Тому за гідротрансформатором встановлюють спеціальну коробку передач, яка компенсує вказані недоліки. Така гідромеханічна передача є безступеневою і дозволяє отримати будь-яке передавальне відношення в заданому діапазоні.

В гідромеханічних передачах найчастіше використовують механічні планетарні коробки передач. Вони легко піддаються автоматизації та забезпечують реверс. Для перемикання передачі достатньо загальмовувати вали окремих елементів планетарної коробки передач.

Раніше в якості гальмівних пристроїв використовували стрічкове гальмо, проте останнім часом воно практично витіснене багатодисковим мокрим зчепленням (фрикціонами).

Перші гідромеханічні передачі легкових автомобілів мали двоступеневу передачу, при цьому нижча передача вмикалась вручну. Цього було недостатньо і тому з’явились ГМП з двома та трьома автоматичними передачами. Для підвищення паливної економічності почали виготовляти гідротрансформатори з самоблокуванням.

Система автоматичного керування гідромеханічною передачею складається з таких основних елементів:

• система функціонування (гідравлічні насоси, регулятори тиску);

• вимірювальна система (збирає інформацію про параметри керування);

• система керування (виробляє сигнали керування);

• виконавча система (здійснює керування перемиканням передач, роботою двигуна);

• система ручного керування (забезпечує перемикання трансмісії в режим ручного керування);

• система автоматичного захисту (запобігає виникненню небезпечних ситуацій).

Впровадження електроніки в системах автоматичного керування дозволяє більш точно витримувати задані моменти перемикання (з точністю до 1%). З’явились додаткові можливості:

• за характером зміни швидкості при заданому навантаженні на двигун комп’ютер може вирахувати масу автомобіля та ввести відповідні поправки в алгоритм перемикання;

• самодіагностика дозволяє коригувати процеси керування залежно від багатьох параметрів (температури та густини рідини, ступеня зношення фрикційних елементів тощо).

Рис. 19.4. Автоматична коробка передач