Устройство и принцип работы гидромеханической коробки передач

Акпп

Гидромеханическая трансмиссия (ГМТ) — внедорожная автоматическая трансмиссия. GMF поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных режимах движения, упрощая процесс вождения. Такие ящики используются в легковых, грузовых автомобилях, автобусах, тяжелой технике емкостью до 1000 литров вместе с. Гидромеханические трансмиссии производятся компаниями ZF, Borg Warner, Aisin, Mercedes-Benz, Voith, Honda, Allison, Caterpillar, Komatsu, БелАЗ и др.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Что произойдет, если двигатель подключен непосредственно к колесам: машина начинает лениво двигаться и движется с максимальной скоростью 20 км / ч. Согласно законам физики, сила, которую должны преодолеть колеса, равна F = ma + Ffr, где m — масса автомобиля, Ffr — сила трения с земной поверхностью. Двигатель выйдет на максимальную мощность при 5000 — 6000 об / мин, но в таком рабочем режиме ресурс привода быстро иссякнет.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Для запуска сразу после нажатия на педаль акселератора и защиты двигателя от перегрузки в автомобиле устанавливается трансмиссия. Он также может изменять крутящий момент, ускоряя или замедляя автомобиль. Этот трансмиссионный агрегат называется коробкой передач — коробкой передач.

По типу переключения передач различают механические и автоматические трансмиссии:

  • механикой полностью управляет водитель, нажимая на педаль сцепления и перемещая рычаг для изменения скорости;
  • аКПП работает в автомобилях с минимальным участием водителя.

Гидромеханическое управление облегчает и упрощает работу водителя, снимая некоторые «обязанности». Плавность и бесшумность автоматической коробки передач повышает комфорт вождения при трогании с места и ускорении. GMF также защищает двигатель и коробку передач от динамических нагрузок, которые водитель может создать, постоянно «выжимая» газ.

Основные элементы гидромеханической трансмиссии:

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

Ремонт АКПП Nissan x trail своими руками

Функции гидротрансформатора

Гидромеханический редуктор работает за счет движения перекачиваемой масляным насосом жидкости. Основным «потребителем» масла является гидротрансформатор (ГДТ). Газотурбинный двигатель преобразует и передает крутящий момент от коленчатого вала к трансмиссии за счет работы с жидкостью.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Конструктивно газотурбинный двигатель представляет собой набор рабочих колес, «запертых» в герметичной камере в форме бублика:

  • колесо насоса приваривается к чашке корпуса и соединяется с валом двигателя;
  • турбина установлена ​​на приводном валу через ступицу и механически не связана с рабочим колесом;
  • колесо реактора установлено между турбиной и насосом. Разработан для улучшения крутящего момента.

При запуске двигателя начинает работать гидромеханическая трансмиссия: включаются масляный насос и крыльчатка. Жидкость попадает в лопасти колес и вращается вокруг оси газотурбинного двигателя. Под действием центробежной силы масло отбрасывается на лопатки турбины, проходит через реактор и возвращается к крыльчатке. Под давлением потока лопатки турбины начинают вращаться, передавая крутящий момент по валу на редуктор.

Чем выше частота вращения двигателя, тем быстрее вращаются колеса газотурбинного двигателя и уменьшается крутящий момент. Без реактора «бублик» работал бы только в режиме гидравлической связи, передавая вращение без трансформации. По мере выравнивания скоростей насоса и турбины реактор начинает свободно вращаться, увеличивая давление жидкости, падающей на лопасти насоса.

Большая часть энергии двигателя идет на перемещение и нагрев масла в газотурбинном двигателе. В результате общий КПД снижается, а расход топлива увеличивается. Для устранения этого недостатка в «бублике» установлена ​​блокирующая муфта с фрикционной накладкой. Когда сцепление включено, двигатель и трансмиссия жестко соединены, и передача крутящего момента происходит без потерь.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Передаточное число гидротрансформатора достигает максимального значения 2,5 — 3, что недостаточно для стабильной работы двигателя в различных режимах движения машины. Невозможно переключиться на задний ход, поскольку колеса газотурбинного двигателя вращаются только в одном направлении. Для компенсации этих недостатков гидромеханическая трансмиссия оснащена дополнительным агрегатом.

Читайте Типовые неисправности и ремонт АКПП f4a42

Конструкция гидромеханики

В ГМП используются простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счет разных передаточных чисел шестерен.

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханического вала-редуктора аналогично механической коробке передач. Преобразование крутящего момента происходит постепенно за счет включения и остановки шестерен, расположенных на параллельных валах. Количество и размер зубчатых пар соответствует определенному передаточному отношению.

Входной вал получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно включенных шестерен мощность передается на выходной вал, а затем на колеса. Чтобы добиться прямой передачи, в конструкцию добавлен промежуточный вал, а первичный и вторичный валы находятся на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей используются многовальные конструкции с 4 и более валами. При этом усложняется эксплуатация коробки, увеличиваются габариты и вес. Подобные ГМП встречаются на тягачах.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Многодисковые фрикционные муфты управляют шестернями. При подключении к корпусу GMF сцепление становится тормозом. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на муфты. Благодаря сцеплениям скорость изменяется плавно, а использование гидравлической трансмиссии ускоряет торможение.

Валовые гидромеханические редукторы плохо справляются с увеличением тяги при увеличении транспортной грузоподъемности, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает вес и габариты конструкции. По этим причинам валковые редукторы заменяются планетарными передачами.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать планетарный редуктор вместо ступенчатой ​​конструкции в гидромеханический редуктор по следующим причинам:

  • плавная и быстрая работа;
  • отсутствие перерывов в передаче мощности при переключении передач;
  • большое количество передаточных чисел за счет использования многорядных конструкций.
  • компактный размер;

Автоматическая парковка: режим парковки и правильная парковка на авто для новичков

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерен: с внутренними зубьями — коронками, с внешними зубьями — солнцем. Между ними катятся зубчатые колеса сателлитов, оси которых закреплены на опорной раме. Держатель соединяется с выходным валом или зубчатым венцом, в зависимости от конструкции.

Устройство планетарной коробки определяет принцип его работы. Для изменения крутящего момента гидротрансформатора один из элементов планетарной передачи вращается, а другой элемент тормозится. Третий элемент становится ведомым, и его скорость определяется количеством зубьев всех шестерен.

Для прямой передачи каретка и солнечная шестерня жестко соединены. Заводная головка не может вращаться относительно неподвижной системы, поэтому механизм вращается как единое целое. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы добиться заднего хода, центральные шестерни вращаются в одном направлении. Для этого он останавливает спутники, блокируя вектор.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используются тормозные ленты или фрикционные диски. Блокирующие элементы работают в автоматическом режиме на основе электронного сигнала.

Электронная часть гидромеханической акпп

В гидромеханическом автомате отсутствует муфта, поэтому каждая ступень коробки снабжена переключающим элементом. Работой элементов управляет электронный блок управления, подключенный к блоку управления двигателем. Во время переключения передач частота вращения двигателя автоматически регулируется для обеспечения оптимальной производительности машины.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Электронная система управления гидромеханической трансмиссией разделена на подсистемы:

  • измерение — для сбора параметров с датчиков давления и температуры и т д;
  • функциональные — для управления масляным насосом, регуляторами давления и так далее;
  • контроль — для излучения сигнальных импульсов.

Для автоматизации управления, помимо ЭБУ, в систему входят электромагнитные клапаны, датчики, усилители, регуляторы, корректирующие элементы и так далее.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

В зависимости от положения селектора ЭБУ работает по заложенному алгоритму программы:

  • при постепенном ускорении дроссельная заслонка двигателя открывается медленно. Компьютер контролирует степень открытия дроссельной заслонки и подает импульсы на компоненты гидромеханического привода для увеличения скорости. При достижении первой передачи (20 км / ч) коробка переключается на вторую скорость. Такой режим движения называется «экономичным»;
  • при агрессивном разгоне ЭБУ работает в «спортивном» режиме. Каждая последующая передача включается после того, как двигатель наберет максимальную скорость. Если водитель отпускает педаль акселератора, обороты не упадут сразу. В этом режиме двигатель развивает максимальную мощность, увеличивается расход топлива и уменьшаются ресурсы АКПП.

Основные режимы и для чего кнопка овердрайв на автомате

«Интеллектуальное» управление выполняет самодиагностику для исправления работы GMF. Например, если масло в коробке грязное, давление в системе упадет. Для защиты компонентов ЭБУ может блокировать переключение передач, перераспределять нагрузку между электромагнитными клапанами и запрещать включение преобразователя крутящего момента. Компьютер фиксирует неисправности и неисправности в коробке в виде кодов.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Компьютер может адаптироваться, выбирая режим, соответствующий стилю вождения, динамике разгона и стилю торможения. Адаптация снижает износ коробки передач за счет уменьшения количества переключений передач. Это повышает комфорт водителя и безопасность вождения.

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая трансмиссия привлекает водителей своей управляемостью, плавностью переключения передач и невысокой стоимостью по сравнению с вариаторами или DSG. И это еще не все преимущества.

Сильные стороны Слабые стороны
 Высокая безопасность вождения, поскольку водитель больше внимания уделяет дороге. Дорогой ремонт из-за сложной конструкции и количества электронных компонентов.
Краткое и простое руководство для начинающих. Большой расход и стоимость оригинального масла .
Защита двигателя от перегрузки за счет автоматического переключения передач и адаптации к стилю вождения. При долгом и частом пробуксовке масло в коробке будет перегреваться, поэтому нужно избегать езды по грязи.
При включенной муфте блокировки КПД гидротрансформатора достигает 97. Муфты изнашиваются, загрязняя и перегревая трансмиссионную жидкость.
За счет использования реактора крутящий момент на турбинном колесе газотурбинного двигателя увеличивает крутящий момент двигателя. Это увеличивает ресурс и проходимость автомобиля. При морозах гидромеханику нужно долго греть, чтобы масло работало.
Гидромеханическая трансмиссия

имеет возможность автоматизировать каждый блок, что делает трансляцию многообещающей.

Автоматика GMF не позволяет водителю полностью «чувствовать» вождение.

Гидромеханическая трансмиссия будет надежно работать долгие годы при регулярном обслуживании и соблюдении условий эксплуатации.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая трансмиссия постоянно совершенствуется:

  • меняются кинематические схемы;
  • разрабатываются новые алгоритмы электронного управления;
  • снижение потребления и выбросов;
  • количество ступеней растет: ZF поставляет 9-ступенчатую ZF9НР для легковых автомобилей, Caterpillar устанавливает 7-ступенчатые гидравлические коробки передач на спецтехнику;
  • увеличивается скорость и плавность работы.

Большие перспективы имеет гидромеханический редуктор с планетарным механизмом. Трансмиссия подходит для маломощных и тяжелых двигателей за счет добавления новых планетарных шестерен и изменяемых передаточных чисел. Новые технические решения повышают эффективность автомобиля. Добавление ступеней устраняет «дыры» в переключении передач, достигая максимальной плавности хода.

Производители выпускают ГМП различных типоразмеров для двигателей мощностью от 50 до 1500 кВт. С увеличением грузоподъемности спецтехники повышаются КПД и тяговые характеристики трансмиссии.

Разработка интеллектуальных автоматизированных систем управления и диагностики направлена ​​на повышение эффективности транспортного средства и обеспечение безопасности водителя. Гидромеханическая трансмиссия адаптирована к автоматике, что открывает большие возможности для расширения функциональных возможностей механизмов и систем.

Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Заключение

Гидромеханические трансмиссии используются в автомобилях с 1940-х годов, а переход на электронное управление начался в 1980-х годах. С тех пор автоматическая коробка передач стала более функциональной, плавной и надежной. Удачная конструкция позволяет усовершенствовать систему управления и повысить технические характеристики, а значит, расширить область применения гидромеханических трансмиссий.

Оцените статью
Добавить комментарий