Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Восстановление деталей и сборочных единиц при сервисном сопровождении. Практикум
.pdf
ки. Существенно отличается и механизм включения передачи в
двухвальной коробке. Если в трехвальной переключение происходит выбором вилки рычагом переключения, то в двухвальной
применяется шток переключения и рычаги выбора передачи. Сам
процесс выглядит следующим образом – при повороте рычага переключения передачи в салоне автомобиля, в действие приводится
рычаг выбора передачи, далее следует продольное движение и
привод в действие штока, который и толкает нужную вилку для
блокировки шестерни на ведомом валу при помощи зубчатого
венца муфты синхронизатора. Синхронизатор КПП предназначен
для бесшумного включения передачи путем выравнивания угловой
скорости вала и шестерни. В устройство синхронизатора входит:
муфта, два блокировочных кольца, сухари, проволочные кольца.
Ступица жестко крепится на ведомом валу. На ступице имеются
пазы для сухарей и наружные зубья. На зубьях ступицы крепится
муфта при помощи сухарей, которые находятся в канавках. Сухари
прижимаются кольцами или подпружиненными шариками. Блокировочные кольца находятся по краям муфты и имеют снаружи
зубья. На конической поверхности блокировочных колец наносятся продольные канавки или резьба для увеличения силы трения.
Работает синхронизатор следующим образом: включая передачу
вилка, перемещает муфту в направлении нужной шестерни. Вместе с муфтой в сторону шестерни движется и блокировочное кольцо, благодаря усилию сухарей. Из-за разности угловых скоростей
шестерни и вала на конической поверхности возникает сила трения, которая поворачивает блокировочное кольцо до упора. Зубья
муфты и блокировочного кольца станут друг против друга, значит
дальнейшее движение муфты, прекратится. После наступает момент выравнивания скоростей, а затем муфта свободно проходит
через блокировочное кольцо и входит в соединение с внутренними
зубцами включаемой шестерни, блокируя ее вместе с ведомым валом. Все – передача включена. Синхронизатор может включить
поочередно две шестерни ведомого вала.
Автоматическая коробка передач
В настоящее время АКПП (автоматическая коробка переклю-
чения передач) набирает популярность у автолюбителей. Основное
назначение АКПП – такое же, как и у механики – прием, преобразование, передача и изменения направления крутящего момента.
71
Различаются автоматы по количеству передач, по способу переключения, по типу сцепления и по типу применяемых актуаторов.
Работу АКПП лучше рассмотреть на конкретном примере, а именно на классической трехступенчатой коробке передач с гидравлическими актуаторами (приводами) и гидротрансформатором. Надо
отметить, что существуют и преселективные АКПП. Схема автоматической коробки передач представлена на рис. 6.3.
Рис. 6.3. Схема автоматической коробки передач
В устройство АКПП входит: Гидротрансформатор – меха-
низм, обеспечивающий преобразование, передачу крутящего момента, используя рабочую жидкость. Рабочая жидкость для АКПП
обычно, готовое трансмиссионное масло для автоматических коробок передач. Но многие автолюбители используют жидкость для
гидравлических приводов большегрузной техники (веретенку),
хотя это и неправильно. Веретенка не предназначена для работы в
условиях высокой скорости движения шестерен. Планетарный редуктор – узел, состоящий из «солнечной шестерни», сателлитов,
и планетарного водила и коронной шестерни. Планетарка является
главным узлом автоматической коробки. Система гидравлического
управления – комплекс механизмов, предназначенных для управления планетарным редуктором. Для того чтобы более полно объяснить принцип работы АКПП начнем с гидротрансформатора.
72
Схема гидротрансформатора представлена на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Схема гидротрансформатора
Гидротрансформатор служит одновременно сцеплением и
гидромуфтой для передачи крутящего момента к планетарному
механизму. Он состоит из двух крыльчаток с лопастями, расположенными друг напротив друга на минимальном расстоянии и заключенных в одном корпусе. В нашем случае одна крыльчатка
называется насосное колесо, которое соединено жестко с маховиком, вторая крыльчатка называется турбинным колесом и соединено посредством вала с планетарным механизмом. Между лопастными крыльчатками находится рабочая жидкость. Принцип
работы гидротрансформатора следующий. Во время работы двигателя, при вращении маховика вращается и насосное колесо, его
лопасти подхватывают рабочую жидкость и направляют ее на лопасти турбинного колеса, под действием центробежной силы. Соответственно лопасти турбинного колеса приходят в движение, но
рабочая жидкость после выполнения работы отлетает от поверхности лопастей и направляется обратно на насосное колесо, тем самым тормозя его. Для изменения направления отлетающей рабочей жидкости между колесами располагается реактор, у которого
так же имеются лопасти и расположены они под определенным
углом. Получается следующее – жидкость от турбинного колеса
возвращаясь через лопасти реактора ударяет вдогонку лопасти
73
насосного колеса, тем самым увеличивая крутящий момент ДВС,
потому что сейчас действуют две силы – двигателя и жидкости.
Надо отметить, что при начале движения насосного колеса, реактор стоит неподвижно. Так продолжается до тех пор, пока обороты
насосного не сравняются с оборотами турбинного колеса и стоящий неподвижно реактор только будет мешать своими лопастям –
притормаживать обратное движение рабочей жидкости. Для исключения этого процесса в реакторе находится муфта свободного
хода, которая позволяет реактору крутиться со скоростью крыльчаток, этот момент называется точкой сцепления. Получается, что
при достижении номинальных оборотов двигателя, сила от двигателя передается на планетарный механизм через жидкость. Другими словами, гидротрансформатор АКПП превращается в гидромуфту. Для того чтобы передать силу от двигателя, необходимо
чтобы сработала муфта привода от ведущего вала. Планетарный
редуктор состоит из: планетарных элементов, муфт сцепления и
тормозов, ленточных тормозов.
Планетарный элемент представляет собой узел из солнечной
шестерни, вокруг которой расположены сателлиты, которые в
свою очередь крепятся на планетарное водило. Вокруг сателлитов
находится коронная шестерня. Вращаясь, планетарный элемент
передает крутящий момент на ведомую шестерню. Муфта сцепления представляет собой набор дисков и пластин, чередующихся
друг с другом. Чем-то муфта АКПП представляет собой сцепление
мотоцикла. Пластины муфты вращаются одновременно с ведущим
валом, а вот диски соединены с элементом планетарного ряда. Для
трехступенчатой коробки планетарных рядов два – первой-второй
передачи и второй-третьей. Привод в действие муфты обеспечивается сжатием между собой дисков и пластин, этот работу выполняет поршень. Но поршень не может сам двигаться, в действие он
приводится гидравлическим давлением.
Ленточный тормоз выполнен в виде обхватывающей пласти-
ны одного из элементов планетарного ряда и приводится в действие гидравлическим актуатором. Для понятия работы всей коробки разберем работу одного планетарного ряда. Представим себе, что затормозилась солнечная шестерня (в центре), значит,
в работе остаются коронная и сателлиты на планетарном водило.
В этом случае скорость вращения водило будет меньше, чем ско-
74
рость коронной шестерни. Если позволить солнечной шестерне
вращаться с сателлитами, а затормозить водило, то коронная шестерня изменит направление вращения (задний ход). Если скорости
вращения коронной шестерни, водило и солнечной шестерни, будут
одинаковые, планетарный ряд будет вращаться как единое целое, то
есть, не преобразовывая крутящий момент (прямая передача). После
всех преобразований крутящий момент передается на ведомую шестерню и далее на хвостовик коробки. Надо отметить что мы рассматриваем принцип работы автоматической коробки передач у которой ступени расположены на одной оси, такая коробка предназначена для авто с задним приводом и передним расположением
двигателя. Для переднеприводных автомобилей, размеры коробки
должны быть уменьшены, поэтому как и МКПП вводятся несколько
ведомых валов. Таким образом, затормаживая и отпуская один или
несколько элементов вращения можно добиться изменения скорости вращения и изменения направления. Всем этим процессом
управляет гидравлическая система управления.
Гидравлическая система управления состоит из масляного
насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов. Весь процесс управления зависит от скорости вращения двигателя и нагрузки на колеса. При
движении с места масляный насос создает такое давление, при котором обеспечивается алгоритм фиксации элементов планетарного
ряда так, чтобы крутящий момент на выходе был минимальным,
это и есть первая передача (как говорилось выше – затормаживается солнечная шестерня в двух ступенях). Далее при росте оборотов, давление увеличивается и в работу входит вторая ступень на
уменьшенных оборотах, первая ступень работает в режиме прямой
передачи. Увеличиваем еще обороты двигателя – коробка передач
начинает работать вся в режиме прямой передачи. Как только
нагрузка на колеса увеличится, то центробежный регулятор начнет
понижать давление от масляного насоса и весь процесс переключения повторится с точностью до наоборот. При включении пониженных передач на рычаге переключения, выбирается такая комбинация клапанов масляного насоса, при которой включение повышенных передач невозможно.
75
Главным достоинством автоматической коробки передач, ко-
нечно, служит комфорт при вождении. И, бесспорно, с автоматом
двигатель не работает в режиме повышенных нагрузок.
Недостатки (и они очевидны) – низкий КПД, полное отсут-
ствие «драйва» при трогании с места, большая цена, а главное –
автомобили с автоматом нельзя завести с «толкача».
Роботизированная коробка передач
Роботизированная КПП, как и все предыдущие варианты,
имеет следующее предназначение: прием, передача, преобразование крутящего момента с последующей передачей его к ведущим
колесам автомобиля. Условно РКПП (роботизированная коробка
передач) состоит из «простой» механической коробки передач,
устройств выжима сцепления и переключения передач (актуаторов), микропроцессорной системы управления и внешних датчиков. Можно ли считать РКПП неким вариантом АКПП? Сразу отметим – нет! Принцип построения «робота» ближе к «механике», с
автоматическим управлением. Единственное сходство с автоматической коробкой передач – это наличие сцепления в корпусе коробки, а не на маховике как в «механике». И в современных коробках находится два сцепления, для чего это нужно расскажем
ниже. Теперь о компонентах и узлах: РКПП – узел, собранный по
принципу МКПП, но имеющий два ведущих вала, которые находятся друг в друге, т.е. внешний вал имеет внутреннюю полость,
в который вставляется внутренний первичный вал. На внешнем валу находятся шестерни привода второй, четвертой и шестой передачи, для шести ступенчатой коробки. Соответственно на внутреннем
валу имеются шестерни пары первой, третьей, пятой и задней передачи. Каждый из валов имеет свое сцепление. Актуаторы – это
электрические или гидравлические сервоприводы, которые предназначены для механического передвижения синхронизаторов коробки передач и включения\выключения сцеплений. Электрический актуатор представляет собой электродвигатель с редуктором,
а гидравлический – это простой гидроцилиндр, у которого шток
связан с нужным синхронизатором. Микропроцессорный блок
управления (МБУ) – основной узел «сердцем», которого является
довольно мощный процессор. К процессору через буферные порты
подключены внешние датчики от двигателя внутреннего сгорания,
систем ESP, ABS и др. Обычно блок управления коробкой совме-
76
щен с бортовым компьютером. Для хранения данных о том, что
должна выполнять коробка передач при поступлении той или иной
информации от датчиков, применяется ПЗУ, в которое и «заливается» алгоритм работы, в народе именуемой «прошивкой». КПП
робот – рассмотрим принцип работы. В начале движения, как и у
МКПП, должно плавно включиться сцепление. За это «отвечает»
актуатор сцепления, который по команде МБУ медленно вращает
редуктор. Сигнал на начало движения дает водитель, включив рычажок переключателя. Включается первое сцепление внутреннего
первичного вала, одновременно актуатор синхронизатора подводит его к шестерне первой передачи, далее идет блокировка шестерни на валу, которая приводит в действие шестерню вторичного вала. Автомобиль тронулся с места, но водитель продолжает
нажимать педаль акселератора... Сколько нужно времени, что бы
включилась вторая передача, не повредив шестерни, синхронизаторы и прочее? Наверное, продолжительное. Именно первые «роботы» и «страдали» провалами между переключениями, потому,
что электронике так же надо подумать, чтобы ни сломать себя. Вот
именно для сокращения времени переключения и было введено в
конструкцию коробки второе сцепление и второй вал. Весь алгоритм работы сводится к тому, что пока работает первая передача,
уже ждет включения вторая и как только МБУ даст команду,
включается второе сцепление, внешний первичный вал и вторая
передача. Далее по накатанной, – ждет сигнал третья передача и
т.д. Время переключения сокращается до минимума, даже водитель не сможет так быстро переключить МКПП. МБУ выдает сигналы, анализируя поступившие данные с внешних датчиков. При
уменьшении скорости движения или увеличении нагрузки, например, подъем в гору, МБУ переключает в обратной последовательности передачи. А как же быть, если нужна только пониженная
передача, например, для преодоления препятствий? Для этого на
МБУ водитель подает сигнал к отмене дальнейших передач после
первой. Для езды задним ходом, так же в блок управления подается команда, при которой актуатор приводит в действие внутренний
первичный вал и шестерню заднего хода. Современные «коробкироботы» это концепция, разработанная в 80-х, но с применением
новейших разработок, улучшающих работу коробки. Каждый производитель старается внести что-то новое и зарегистрировать свой
77
товарный знак. Например, «Ricardo» на свой «Eаsytronic» начала
устанавливать один многофункциональный актуатор, что поспособствовало уменьшению габаритных размеров «робота».
Volkswagen начал массово устанавливать на свои автомобили КПП
робот под аббревиатурой S-tronic, (коробка прямого включения),
что характерно, были разработаны варианты и для заднеприводных авто. Свои разработки, улучшающие работу коробок-роботов
имеются во многих компаниях (Ford, Fiat, Mitsubishi, BMW).
Вариаторная коробка передач
Вариатор – это механический узел, предназначенный для пе-
редачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колесам. В некотором смысле его можно назвать автоматической коробкой передач, но с совершенно другим принципом передачи крутящего
момента. Классический вариатор - это два раздвижных шкива, соединённых клиновидным ремнем. Вариатор, применяемый в автомобилях, является более сложным устройством, потому что существует необходимость введения «задней скорости» и пониженных
передач. В состав вариатора марки CVT (клиноременный вариатор) входят следующие устройства: Раздвижные шкивы – представляют собой две клиновидные «щеки» на одном валу. Приводятся в действие гидроцилиндром, который сжимает диски в зависимости от оборотов, или по управляющему сигналу от блока
управления. Клиновидный ремень – изготовлен из двух металлических лент, на которые нанизываются металлические пластинки
специальной формы. Элементы располагаются плотно друг к другу, верх пластинки выполнен в виде конуса, а в основании имеются пазы, куда вставляются металлические ленты (для клиноременных вариаторов). Гидротрансформатор – устройство преобразования и передачи крутящего момента, а также плавного начала движения. Более подробное описание в разделе АКПП. Дифференциал – устройство распределения крутящего момента на ведущие
колеса. Планетарный механизм задней передачи – устройство, для
обеспечения вращения вторичного вала в обратном порядке. Гидравлический насос – устройство, которое приводится в действие
гидротрансформатором и предназначено для создания давления
рабочей жидкости. Давлением приводятся в действие исполнительные устройства (гидроцилиндры). Блок управления – микропроцессорное устройство для управления исполнительными
78
устройствами вариатора, в зависимости от сигналов, подаваемых с
датчиков (местоположения коленвала, контроля расхода топлива,
ABS, ESP и др.).
Существуют вариаторы не только с ременным приводом (ва-
риатор CVT), но и цепным. В основном применяется в автомобилях Audi. Крутящий момент передается, так же как и в CVT, только диски сжимают цепь, которая имеет клиновидные оси звеньев.
Цепь передает усилие тянущее, а не толкательное как ремень.
Следующий тип вариатора – торовый. В состав такого вариа-
тора входят два клиновидных диска. Один диск является ведущим,
второй – ведомым. Между дисками находится ролик, который может перемещаться в вертикальном направлении и вращаться горизонтально вокруг своей оси. Таким образом, ролик может соприкасаться с разными радиусами дисков. При соединении ролика с малым радиусом ведущего диска и с большим ведомого, получается
низшая передача. Если наоборот – высшая. Прямая передача – это
момент соприкосновения ролика с одинаковыми радиусами дисков. Но такой вариант вариатора не получил большого распространения из-за дороговизны и применения специальных смазывающих материалов.
Рассмотрим работу самого популярного клиноременного ва-
риатора. При увеличении оборотов двигателя приводится в действие гидротрансформатор, который передает крутящий момент на
первичный вал. На первичном валу установлен ведущий шкив и
при воздействии на него гидроцилиндра, «щеки» начинают сходиться, что приводит к увеличению трения между ними и клиновидным ремнем. Далее под действием трения усилие передается на
ведомый шкив, который соединен с вторичным валом. «Щеки»
ведомого шкива в этот момент максимально сведены, то есть получается низшая передача. Далее при развитии оборотов происходит смена диаметров ведущего и ведомого шкивов. Передаточное
число увеличивается максимально. Ведомый вал вращает дифференциал, к которому присоединены полуоси ведущих колес. Задняя передача обеспечивается подсоединением к ведомому валу
планетарного механизма, который и обеспечивает реверсивное
движение ведомого вала. Обеспечивает управление диаметрами
шкивом электронная система управления, она же включает, по
средствам актуаторов заднюю и пониженную передачу. Как ви-
79
дим, при использовании вариатора нет резких рывков при переключении, обеспечивается более плавный ход и экономия топлива,
так как электроника выбирает оптимальный режим оборотов двигателя и передаточное число шкивов. Но уже и не полихачишь! Но
нарекания водителей, у которых появились автомобили с вариатором, были в отсутствии характерного урчания двигателя при смене
передач как в механической коробке передач. Конструкторы
нашли выход – применили псевдо-ступенчатое переключение передач, применив селектор выбора передач. Так, при трогании с
места водитель включает первую передачу движения вперед и
нажимает на акселератор, затем после достижения определенных
оборотов, двигая селектор, включает вторую передачу и т.д. Достигается такое переключение программированием блока управления на фиксированные передаточные числа шкивов. Но возможен
переход в полный автоматический режим, в этом случае электроника все выполнит сама. Для включения пониженной передачи
селектор переводится в определённое положение и блок управления не включает повышенные передачи, независимо от оборотов
работы двигателя.
3. Оборудование, приборы и инструмент
– Автоматическая коробка передач 4F27E;
– стенд для разборки и сборки автоматической коробки передач;
– комплект слесарного инструмента.
4. Указания по технике безопасности
При выполнении практической работы необходимо соблюде-
ние следующих мер безопасности:
1) в помещении лаборатории запрещено пользоваться откры-
тым огнем;
2) перед началом работы проверить исправность рабочего ин-
струмента:
3) разборку автоматической коробки передач производить
только с разрешения ведущего преподавателя или учебного мастера и при работающей вытяжной вентиляции;
3) при выполнении работы необходимо использовать средства
индивидуальной защиты.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]