Коробка передач
Необходимость в наличии коробки передач проистекает из одного из главных недостатков двигателя внутреннего сгорания. Диапазон скоростей вращения ДВС в большинстве случаев (обычно от 500 до нескольких тысяч об/мин) не совпадает со скоростями вращения колёс автомобиля (обычно от 0 до 1800 об/мин). Другая особенность ДВС в том, что максимальные значения крутящего момента достигаются в сравнительно небольшом интервале, расположенном приблизительно посередине между максимальными и минимальными оборотами. Максимальная же мощность развивается на максимальных оборотах.
Например, двигатель распространённого автомобиля ВАЗ-2106 имеет рабочие обороты от 800 до 5400 об./мин., при этом максимальное значение крутящего момента достигается при 3000 об./мин.
Трансмиссия, таким образом, служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных условиях движения. В механической трансмиссии это осуществляется за счёт того, что водитель вручную переключается между несколькими ступенями (передачами) МКП, имеющими различное передаточное число. Выделяют высшие и низшие ступени (передачи).
При трогании с места, разгоне, движении на небольшой скорости и по бездорожью необходим высокий крутящий момент, максимум которого достигается при средне-высоких оборотах, но отсутствует необходимость развивать большую максимальную скорость. Поэтому для движения в этом режиме служат низшие ступени коробки передач, имеющие наибольшее передаточное отношение, при этом даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать медленно.
С другой стороны, при равномерном движении на достаточно высокой скорости необходимо обеспечить бо́льшую частоту обращения колёс, при этом удерживая обороты двигателя в приемлемых рамках. Для этого служат высшие передачи, имеющие значительно меньшие передаточные числа по сравнению с низшими, при этом автомобиль будет при тех же оборотах двигателя ехать достаточно быстро, пока не будут достигнуты максимальные рабочие обороты двигателя. Однако при включённых высших передачах автомобиль не может двигаться с небольшой скоростью (конкретный минимум скорости для каждой ступени коробки передач зависит от особенностей конструкции трансмиссии и моментной характеристики конкретного двигателя), и, тем более, трогаться с места, так как двигатель не сможет развить крутящего момента, достаточного для того, чтобы сдвинуть автомобиль с места, и остановится (заглохнет).
Схема работы коробки передач.
1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения передач; 3 - механизм переключения передач; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер коробки передач
Коробка передач является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.
В зависимости от принципа действия различают следующие типы коробок передач:
ступенчатые;
бесступенчатые;
комбинированные.
Тип коробки передач во многом определяет тип трансмиссии автомобиля.
В ступенчатых коробках передач крутящий момент изменяется ступенчато. К ним относятся:
механическая коробка переключения передач;
роботизированная коробка передач .
Механическая коробка передач (сокращенное наименование – МКПП, обиходное название - механика) представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач. В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатую, пятиступенчатую, шестиступенчатую, семиступенчатую и более коробки передач.
Основными преимуществами механической коробки передач являются простота конструкции, надежность, возможность ручного управления во всех режимах движения. Благодаря этим качествам МКПП является самым распространенным типом коробки передач. Вместе с тем, все больше потребителей в последние годы выбирают коробки с автоматическим управлением.
Роботизированная коробка передач (другое наименование – автоматизированная коробка передач, обиходное название - робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач.
Современные роботы имеют двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности.
Применение роботизированной коробки передач с двойным сцеплением обеспечивает снижение расхода топлива, высокую разгонную динамику. Благодаря данным качествам, популярность роботов стремительно растет.
К бесступенчатым коробкам передач относится вариатор (обиходное название вариаторная коробка передач). В отличие от ступенчатых коробок, передаточное число в вариаторах изменяется плавно. Это достигается за счет гидравлического или механического преобразования крутящего момента.
Благодаря своей конструкции вариатор обеспечивает оптимальные динамические характеристики автомобиля. С другой стороны вариаторная коробка передач имеет ограничения по величине передающего крутящего момента.
Комбинированный принцип действия используется в автоматической коробке переключения передач (сокращенное наименование – АКПП, обиходное название – коробка-автомат).
Классическая автоматическая коробка передач включает гидротрансформатор (заменяющий сцепление и обеспечивающий безступенчатое регулирование крутящего момента) и механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор). Современные автоматы имеют семь (7G-Tronic) и даже восемь ступеней передач.
Коробка-автомат обеспечивает плавное переключение передач и высокую надежность работы. При этом АКПП имеет повышенный расход топлива и низкую разгонную динамику. В ряде конструкций автоматической коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения передач Типтроник, Стептроник.
В настоящее время термином "автоматическая коробка передач" обозначаются не только классическая гидротрансформаторная коробка, а также роботизированная коробка передач и вариатор. Все они имеют электронное управление.
Разновидностью автоматической коробки передач является т.н.адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения конкретного человека.
Преимущества АКПП:
Комфортность управления — водитель может полностью сосредоточиться на управлении автомобилем, а не на переключении передач. Особенно это положительно сказывается на начинающих водителях, которые то и дело смотрят, какую передачу они включают. А это, во-первых, отвлекает, а во-вторых, утомляет. Выходит, АКПП может повысить безопасность движения
Комфортность движения — автомобиль плавно трогается с места и так же плавно останавливается — ведь все контролирует электроника:. Поначалу, пока не привыкнете к педали тормоза, ваш автомобиль будет «клевать носом», а за ним «махать» вперед головой и сидящие в нем пассажиры будут валиться. Но со временем эта болячка пройдет, и вы научитесь плавно останавливаться.
Меньший износ двигателя — АКПП предотвращает перегрузки двигателя и ходовой части из-за ошибок водителя, поэтому срок службы двигателя может значительно увеличиться (конечно, если вы не будете лить в двигатель отечественное масло).
Пассивная безопасность — автомобиль с АКПП не заведется в положениях, отличных от «Р» и «N», что предотвратит прыжок автомобиля вперед или назад, если вы оставите селектор АКПП в положении «D» или «R». Согласитесь, у каждого водителя в жизни был хоть раз, когда он забыл, что автомобиль стоит «на скорости», и запустил двигатель. В результате случился «прыжок» автомобиля вперед, что могло стать причиной небольшого ДТП. К тому же в автомобиле с АКПП вы не вытащите ключ из замка зажигания, пока не поставите селектор коробки в положение «Р» (парковка). А в автомобиле с «механикой» вы могли забыть об этом и оставить автомобиль на нейтральной передаче с выключенным стояночным тормозом. В результате автомобиль мог укатиться.
Лучшая проходимость — благодаря специальным программам улучшается проходимость автомобиля по песку, снегу и другим не вполне прочным поверхностям. Ведь АКПП плавно передает крутящий момент двигателя к колесам, нередко также активизируется функция «антибукс», которая исключает пробуксовку ведущих колес. Также исключается возможность самопроизвольной остановки двигателя.
Но недостатки тоже есть:
Увеличивается расход топлива.
Несколько ухудшаются динамические показатели и максимальная скорость автомобиля, хотя тут все зависит от водителя. Например, если за рулем автомобиля с автоматом опытный водитель, а за рулем автомобиля с механикой — «средний», то еще неизвестно, кто будет первым — автомобиль с АКПП в режиме Sport или автомобиль с «механикой».
Из-за незнания правил использования АКПП наблюдаются сложности при движении по снегу или грязи.
Невозможность выполнить некоторые приемы контр аварийного вождения (управляемый занос, силовое скольжение, прием «газ-тормоз» и другие). Дороговизна ремонта и обслуживания.
И
дём
дальше….
Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу. В автомобиле карданная передача применяется, как правило, в трансмиссии и рулевом управлении.
Посредством карданной передачи могут соединяться следующие элементы трансмиссии:
двигатель и коробка передач;
коробка передач и раздаточная коробка;
коробка передач и главная передача;
раздаточная коробка и главная передача;
дифференциал и ведущие колеса.
Основным элементом карданной передачи является карданный шарнир. В зависимости от конструкции шарнира различают следующие типы карданных передач:
карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей;
карданная передача с шарниром равных угловых скоростей;
карданная передача с полукарданным упругим шарниром;
карданная передача с полукарданным жестким шарниром.
Карданная передача с полукарданным жестким шарниром на автомобилях не применяется, т.к. не отвечает требованиям надежности и технологичности.