ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Все о механической коробки передач: виды, конструкция, принцип работы

Название «механическая коробка передач» было дано агрегату из-за использования данного способа переключения. Новичкам часто достаточно сложно научиться быстро управлять автомобилем с МКПП в отличие от «автомата». Однако трансмиссии этого типа отличаются надежностью. «Механика» имеет довольно простую конструкцию, также можно выделить ее ремонтопригодность. При этом в автомобилестроении механическая коробка передач сегодня утратила лидирующие позиции.

Принцип работы

Используемый в работе МКПП принцип заключается в передаче на первичный вал крутящего момента. Передача осуществляется от двигателя через сцепление. В конструкции механической коробки передач есть пары шестерен, которые между собой взаимодействуют. С помощью этих пар (ступеней) крутящий момент преобразуется для последующей передачи на колеса. Ступени имеют свое передаточное число. Так происходит преобразование скорости вращения и крутящего момента коленчатого вала ДВС. Различают понижающие и повышающие передачи. Первые крутящий момент увеличивают, при этом происходит уменьшение скорости вращения. Включение повышающей передачи, наоборот, уменьшает крутящий момент.

Пары состоят из двух шестерен, входной и выходной. Передаточное число зависит от количества зубьев. Понятно, что у шестерни большего диаметра и количество зубьев будет больше, здесь существует прямая зависимость. В качестве примера можно привести первую передачу с самым большим передаточным числом. У этой пары шестерен минимальный размер имеет входная, расположенная на первичном валу. Максимальный размер имеет выходная шестерня первой передачи. Поток мощности, который передается от мотора, при переключении скоростей МКПП нужно прервать. Для этого водитель нажимает педаль сцепления. Автомобиль с механической коробкой передач начинает движение с включения первой передачи.

Примечание: некоторые модели тяжелых грузовых автомобилей могут начинать движение со второй передачи.

Водитель рукой устанавливает селектор рычага переключения передач в нужное положение. Дальнейшее переключение на повышенные передачи выполняется водителем последовательно. Необходимо учитывать скорость автомобиля и показания тахометра. Это связано с тем, что каждому диапазону оборотов двигатель соответствует определенная передача.

Разновидности МКПП

Механические КПП различают по количеству передач. К числу основных относятся коробки с 4, 5 и 6 ступенями. Большинство автомобилей с механикой в мире выпускается с трансмиссией 5МТ, другими словами, с 5-ступенчатой МКПП.

Выпускаются механические коробки передач с двухвальной и трехвальной конструкцией. Первые предназначены для легковых автомобилей с передним приводом. Вторые устанавливают на грузовики и легковые автомобили с задним приводом.

Особенности конструкции

Конструктивно отличаются друг от друга двухвальная и трехвальная коробки передач. Есть различия и в принципе работы. Двухвальная трансмиссия состоит из первичного и вторичного валов. Эти валы также называют ведущим и ведомым. Отличием конструкции трехвальной МКПП является промежуточный вал. В агрегате также есть шестерни первичного и вторичного валов. Остальные детали конструкции коробки передач: картер, главная передача, синхронизаторы, механизм выбора передач, дифференциал.

Особенности конструкции двухвальной МКПП

В двухвальных коробках передач, которые относятся к самым распространенным, на первичный вал агрегата крутящий момент поступает от мотора через муфту сцепления. В разных конструкциях механических КПП некоторые из шестерней жестко закрепляются на двух валах. Остальные шестерни свободно вращаются.

Важно: по меньшей мере один синхронизатор устанавливается как на первичном, так и вторичном валах.

Постоянным является зацепление шестерен двух валов. Для понимания, находится ли шестерня в зафиксированном положении, надо просто посмотреть на них ― свободно вращаются шестерни, находящиеся около синхронизаторов.

Особенность конструкции ― жесткое закрепление шестерни главной передачи на вторичном валу. Задача главной передачи и дифференциала состоит в передаче крутящего момента к колесам автомобиля. При этом дифференциал придает колесам разную угловую скорость.

В корпусе МКПП находится механизм выбора передачи. Перемещение синхронизатора выполняется с помощью штоков и вилок. Предусмотрена защита от попытки включения двух передач одновременно.

При рычаге переключения передач в нейтральном положении не происходит передачи крутящего момента на ведущие колеса. Это означает, что шестерни на валах не зафиксированы.

Включая передачу, водитель переводит синхронизатор с помощью нужной вилки. Перемещение осуществляется через систему тяг или тросиков.

Функция муфты заключается в синхронизации угловых скоростей определенной шестерни и вала, на котором муфта установлена.

Передача крутящего момента с ведущего на ведомый вал происходит при зацеплении синхронизатора с шестерней.

Важно: крутящий момент передается от силового агрегата на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Автомобиль может двигаться задним ходом, для этого задействуется дополнительный вал, на котором установлена промежуточная шестерня заднего хода.

Особенности конструкции трехвальной МКПП

Отличительная особенность трехвальной трансмиссии ― наличие в конструкции дополнительного промежуточного вала. Передача крутящего момента происходит с первичного вала, который соединен со сцеплением, на третий вал. Для передачи задействована нужная шестерня.

Важно: зацепление валов не прерывается, оно постоянно. Это обеспечивается жесткой фиксацией шестерен на промежуточном валу, параллельном ведущему валу.

В установленный на первичном валу упорный подшипник входит ведомый вал. Получается, что оба вала, первичный и вторичный, находятся на одной оси. Особенность вторичного вала в том, что его шестерни имеют свободный ход, отсутствует жесткая фиксация с валом. Между шестернями промежуточного и ведомого валов есть постоянное зацепление. При нахождении селектора рычага переключения передач в нейтральном положении происходит передача крутящего момента от ведущего вала на промежуточный. Затем крутящий момент передается на шестерни ведомого вала. Однако свободное вращение этих шестерен не может заставить автомобиль начать движение.

Функция синхронизаторов, жестко закрепленных на валу между шестернями и имеющих возможность зубчатому соединению перемещаться в осевом направлении, состоит в том, чтобы выравнивать угловые скорости шестерен с угловой скоростью ведомого вала. Выравнивание угловых скоростей происходит за счет использования силы трения.

В трехвальной трансмиссии механизм переключения установлен в корпусе КПП. В состав механизма входят штоки с вилками, рычаг управления и устройство, позволяющее блокировать возможность включения сразу двух передач.

Выпускаются механизмы с дистанционным управлением с помощью кулисы или шарнирных тросов.

В двухвальной и трехвальной трансмиссиях используется аналогичный принцип включения передач.

Роль синхронизаторов

Задача синхронизатора заключается в обеспечении безударного включения передач. Это достигается путем выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Элементы синхронизатора: муфта, кольца блокировочные и проволочные (по два), три сухаря.

При включении передачи перемещение муфты к соответствующей шестерне выполняется с помощью вилки. Сначала туда передвигается блокировочное кольцо. Появляется сила трения, благодаря которой происходит поворот блокировочного кольца из-за разности угловых скоростей элементов. Кольцо поворачивается до упора. Затем должны выровняться угловые скорости, после этого муфта двигается дальше и происходит зацепление.

Достоинства и недостатки механической КПП

Среди достоинств МКПП надо назвать:

  • меньшую, по сравнению с другими видами трансмиссий, стоимость;
  • меньшую массу КПП;
  • высокий КПД;
  • высокую динамику разгона автомобиля;
  • топливную экономичность;
  • простоту и ценовую доступность обслуживания.

Важные достоинства механической КПП ― возможность буксировки автомобиля и достаточно эффективное движение в условиях бездорожья.

Однако у МКПП есть и ряд недостатков:

  • механические КПП не могут обеспечить такой же уровень комфорта, как другие трансмиссии;
  • более сложный и требующий внимания процесс переключения передач;
  • плавность хода автомобиля с МКПП хуже, чем у других трансмиссий;
  • сцепление требуется периодически менять.

Выводы

Механическая КПП надежна и экономична. Такая трансмиссия отлично подойдет любителям быстрой езды и поездок по бездорожью. Для водителей, готовых «обменять» эти достоинства на меньший в сравнении с другими КПП комфорт, покупка автомобиля с МКПП ― очевидное решение.


Виды КПП в современных автомобилях Тойота

Разработчики Toyota активно экспериментируют с приводом трансмиссии — в автомобилях встречаются все типы КПП. Это механические, роботизированные (на данный момент сняты с производства) и автоматические коробки, бесступенчатые вариаторы. Редуктор Toyota Prius вообще стоит на новой ступени развития — он объединяет на одной оси сразу три двигателя.

Микроавтобус Hiace


Это единственная из моделей с чисто механическим приводом. Пятиступенчатая коробка оказалась лучшим вариантом для управления крупным многоместным транспортным средством.

Auris, Corolla и Verso


Производятся в двух исполнениях: с вариатором или шестиступенчатой механической коробкой. Разработчики отказались от использования робота, выбрали наиболее эффективные и удобные системы.

Механика привлекает доступностью, полным контролем над передвижением. Увеличивается маневренность, динамичность — для городских автомобилей это очень важно.

Вариатор (CVT) позволяет набирать скорость простым нажатием педали. Бесступенчатое изменение передаточного числа подходит для комфортных поездок без лишних нагрузок.

RAV 4, Land Cruiser Prado, Hilux, GT86


Производятся с автоматической и механической КПП (в некоторых комплектациях RAV 4 используется и вариатор). Автоматы легко заменяют механику на внедорожниках, скоростных автомобилях, хорошо работают в паре с дизельными и бензиновыми моторами. Покупатель может выбрать способ управления по своему усмотрению, это не влияет на характеристики остальных механизмов.

Camry, Venza, Highlander, Land Cruiser 200, Alphard


Все эти абсолютно разные модели предлагаются в одном варианте — с шестиступенчатой АКПП. Автомат подходит для передвижения по бездорожью, высокоскоростных поездок, часовых пробок. Во всех случаях 6 АКПП от Toyota — это комфортная, плавная и удобная система управления движением.

В целом разработчики все чаще используют АКПП. Ее ставят на большие внедорожники, мощные пикапы, элитные минивэны, используют в спортивном кузове. Никаких вопросов к надежности и динамичности не возникает, особенно при регулярном и профессиональном обслуживании. Специалисты официальных дилерских центров Измайлово и Люберцы обслуживают КПП любого типа (в том числе и старого образца: 4 МКПП, роботизированных), устраняют посторонние звуки и восстанавливают плавное переключение передач.

Автор текста «Тойота Измайлово«

8 видов необычных коробок передач и их отличия

Вопреки логике, или Коробочки с секретом: нетипичные трансмиссии

На фоне того, что Hyundai недавно представила нестандартную во многих планах «двухпедальную» механическую коробку передач, у которой отсутствует педаль сцепления, мы решили вспомнить, какие еще самые необычные КПП делали автопроизводители за историю автомобилестроения.

Ведь «умная» механика без сцепления — это далеко не самый топовый вариант технического прогресса. Вот еще семь не менее странных трансмиссий.

Hyundai iMT

Но начнем список с новинки. Итак, Hyundai недавно показала новую версию своей «интеллектуальной механической трансмиссии» iMT. Как вы уже поняли, эта шестиступенчатая коробка является гибридом механической и автоматической систем.

В коробке передач используется сцепление с электроприводом, которое разъединяет двигатель с приводом колес. При этом, управляя автомобилем с новой коробкой, водитель самостоятельно выбирает момент переключения передач, отработанным движением перебрасывая привычную ручку в одно из шести положений, соответствующих одной из шести передач.

Смотрите также

Каждый раз, когда водитель переключает передачу, трансмиссия определяет этот момент с помощью «датчика намерения» и запускает гидравлический привод переключения. Затем повышение гидравлического давления приводит в действие рабочий цилиндр, который, в свою очередь, управляет сцеплением и нажимным диском. И вот сцепление включается и выключается в нужный момент.

Hyundai назвала эту систему «первой в отрасли», но, как мы узнали, ранее уже были подобные технологии, и не только они.

Alfa Romeo Q-System

Трансмиссия Q-System появилась в далеком 1998-м году и устанавливалась исключительно на самые мощные версии Alfa Romeo 156 с 190-сильным 2.5-литровым мотором V6.

Эта четырехступенчатая автоматическая коробка передач работает так же, как и любая другая, если ее использовать в автоматическом режиме, но переместите селектор в левую сторону, и можно будет менять передаточные числа по традиционной ручной H-образной схеме!

Toyota GR HV

Но итальянцы делали эту уникальную коробку не самостоятельно. Q-System поставляла на «сапог» японская компания Aisin, контрольный пакет акций которой принадлежит Toyota. Возможно, именно с этим связано подозрительное совпадение, а именно, что в 2017 году Toyota представила концепцию GR HV с аналогичной концепцией коробки передач.

Концепт был построен на основе серийного купе Toyota GT86, и необычным в нем была не только внешность, но и технические решения. В концепции купе Токийского автосалона трехлетней давности также используется автоматическая коробка передач Aisin, но в салоне явно виднелся рычаг механической коробки передач. «Ручкой» можно было переключать шесть передач коробки, предварительно выбрав ручной режим при помощи кнопки на консоли.

Более свежая система работала лучше итальянской Q-System.

VW Autostick

А вот у Volkswagen уже в 1968 году была система КПП, аналогичная iMT от Hyundai. Впервые она стала использоваться на Beetle и Karmann Ghia и звали ее «Autostick». КПП производилась восемь лет. Трехступенчатая коробка работала при помощи кнопки в верхней части ручки переключения передач, которую водитель нажимал при «втыкании» новой передачи.

Нажатие кнопки включало 12-вольтный соленоид, который затем приводил в действие вакуумную муфту. Когда водитель отпускал кнопку, сцепление снова включалось.

Saab Sensonic

Saab также разработал двухпедальную механическую коробку передач несколькими десятилетиями спустя, воспользовавшись технологическими достижениями для более изощренного подхода к нишевой трансмиссии.

Микропроцессор в системе Sensonic определял, когда должно произойти переключение (это происходило за сотые доли секунды), запускал электромотор, который и приводил в действие главный цилиндр в ключевой момент переключения.

Популярным вариантом это не стало, и система просуществовала недолго — Sensonic был доступен всего несколько лет, когда проект закрыли в 1998 году.

Кулачковая коробка передач Abarth 695 Biposto

И без того невероятно дорогой для небольшой машинки Abarth 695 Biposto имеет в своем арсенале опциональную кулачковую коробку передач, стоимость которой составляла 8 500 фунтов стерлингов на момент выхода машинки в 2014 году.

Тем не менее мы можем понять, почему покупатели могли захотеть приобрести именно эту КПП, поскольку это истинно гоночная коробка переключения передач.

Трансмиссия обходится без синхронизаторов, вместо этого каждая шестерня имеет ряд особых «зубьев», позволяющих шестерням «сцепляться» вместе без выжима сцепления (необходимо было только сбрасывать газ).

Плюсы коробки очевидны: передачи можно намного быстрее щелкать вверх. Но только умудренный опытом водитель может научиться сбрасывать ступени, подгадывая моменты переключения, без сцепления.

Коробка уникальна и тем, что впервые ставилась на автомобиль, предназначенный для дорог общественного пользования.

Видео: Abarth

Honda i-MMD

Несмотря на явное отсутствие коробки передач, эта Honda с гибридной трансмиссией Intelligent Multi-Mode Drive должна войти в наш список.

Двухмоторная гибридная система Intelligent Multi-Mode Drive представляет собой сочетание из ДВС, электрической вариаторной трансмиссии и двух встроенных двигателей с муфтой блокировки.

На более низких скоростях электродвигатель мощностью 181 л. с. приводит в движение колеса, разряжая батарею на 1 кВт · ч, которая затем заряжается рядной четверкой, действующей как генератор.

На более высоких скоростях этот бензиновый двигатель приводит в движение колеса через заблокированную муфту и единственную передачу.

Таким образом, в Honda убили сразу двух зайцев: повысили экономию энергии и не понизили динамику.

Corvette C4 4+3 «Doug Nash»

Опциональная коробка передач «Дуг Нэш» — это четырехступенчатая механическая коробка передач, но с необычным овердрайвом.

Овердрайв доступен на второй, третьей и четвертой передачах (отсюда и обозначение «4 + 3») и активируется с помощью кнопки в верхней части ручки переключения передач. Система разработана и применена во имя эффективности и экологичности, при сохранении динамических возможностей машины.

какие типы бывают, плюсы и минусы

Один из важнейших узлов вашего автомобиля – коробка переключения передач, которая является центральным элементом трансмиссии в машине. Сегодня производители предлагают много вариантов КПП, и в обозначениях уже можно запутаться. В одном случае нам предлагают стандартную механику, в другом – автоматические версии с различными умными названиями. Сегодня на нашем сайте мы постараемся разобраться, как устроен каждый тип коробок среди всех используемых на современных автомобилях. Нужно отметить, что понимание устройства КПП может значительно повлияет на выбор автомобиля в салоне, а также поможет отсечь неудачные варианты со вторичного рынка. Поэтому разбираться в технике стоит, иначе перекупщик или менеджер салона легко продаст вам не самый удачный вариант и создаст для вас проблемы в будущем.

Обратить внимание стоит на производителя КПП. Далеко не все концерны самостоятельно производят детали трансмиссии, многие компании просто используют готовые узлы. Наиболее известные и уважаемые разработчики в этой сфере – корпорации Aisin, ZF, Jatco. Эти компании не выпускают автомобили в сборе, они заняты разработкой и производством именно коробок. Это позволяет им достигать гораздо более высокой надежности, а также оптимизировать цену конструкции. Только самые крупные концерны разрабатывают собственные коробки, да и то не всегда. Нужно заметить, что фирменные коробки, скажем Volkswagen или Ford далеко не всегда лучше, чем те самые Aisin. Нужно узнать больше о конструкциях и типах КПП, чтобы понять, почему возникают трудности.

Содержание

Как работает коробка передач? Основные задачи узла

Главная работа КПП в автомобиле – это передача и трансформация крутящего момента двигателя в комфортном режиме для ускорения, замедления или поддержания постоянной скорости движения машины. Выполняется работа зачастую с помощью целого ряда шестерен, но есть и другие механизмы. К двигателю такой узел подключается посредством сцепления. Этот узел позволяет мягко подключать КПП и передавать крутящий момент постепенно, благодаря чему не так быстро изнашиваются шестерни.

Классический принцип работы этого узла следующий:

  • при выжатом сцеплении шестерни в КПП не смыкаются, поэтому на колеса не передается крутящий момент от двигателя;
  • отпущенное сцепление смыкает коробку и мотор, происходит передача момента, на нейтральной передаче этот момент не передается на колеса;
  • количество рабочих шестерен в механизме обозначает количество передач, обычно при указании количества ступеней не учитывают заднюю скорость;
  • главная пара – это вал и шестерня, которые инициируют вращение нужных шестеренок из выбранного диапазона;
  • выбор происходит механически с помощью рычага переключения передач или автоматически с помощью различных технологий;
  • чем больше крутящего момента нейтрализует коробка, тем медленнее будут вращаться колеса;
  • на последней передаче происходит максимальная передача оборотов, но момент и мощность меняются не так быстро.

Конструкция достаточно простая, практически все классические коробки устроены именно по этому принципу. Но современные технологии не стоят на месте, производители разработали десятки типов КПП, у каждого крупного бренда теперь есть свой вид трансмиссии, который даже получает отдельные названия. Развитие этой сферы связано именно с автоматическими типами трансмиссий, так как механика доживает свои последние годы в гражданском использовании. Разработки ведутся для того, чтобы сократить расход топлива, предоставить водителю максимальный комфорт и доработать существующие технологии с точки зрения надежности.

Какие типы коробок сегодня существуют, и как они работают?

Сложно сосчитать количество разновидностей КПП, если учитывать все модификации каждого бренда. Но по своей сути все они относятся к четырем основным категориям. Это механические, автоматические (гидротрансформаторы), роботизированные КПП и вариаторы. Четыре группы предлагают кардинально разный подход к переключению передач. Каждый тип коробки имеет свои плюсы и минусы, которые нужно учитывать при выборе вида трансмиссии.

Пусть вас не путают различные модные названия вроде DSG, PowerShift, EasyTronic и прочие красивые обозначения. Все они скрывают за собой стандартные вариаторы или роботы, доработанные определенным концерном под собственные двигатели. Этот факт уже облегчает нам задачу рассмотрения разных типов КПП и понимания всех особенностей работы деталей трансмиссии в целом. Давайте поочередно рассмотрим каждый тип агрегата.

Механическая трансмиссия – как она работает?

Механика – самый древний вид КПП, именно он является основой для всех последующих вариантов трансмиссий. Когда изобретатели автомобиля поняли, что прямой привод мотора к колесам не создает нужной гибкости управления, был придуман узел, который позволял увереннее стартовать и далее набирать скорость, используя разные передачи. Со временем узел обрастал дополнениями и сформировался в таком виде, в котором мы его сегодня знаем.

Нужно учитывать такие особенности технологии:

  • сопряжение КПП с двигателем производится посредством сцепления, которое одновременно является самым нагруженным узлом в связке;
  • переключения производятся вручную с помощью специального механизма, подключенного к рычагу в салоне, существует стандартная схема переключений;
  • крутящий момент передается на колеса с помощью конструкции полуосей через два вида шарнирных механизмов, если речь идет о переднем приводе;
  • для заднего привода применяется более сложная конструкция с карданном и передачей крутящего момента по специальному валу;
  • механизм надежный, практически лишен недостатков, для обслуживания достаточно менять масло 1 раз в 60-90 тысяч км пробега.

Производители все чаще изготавливают необслуживаемые коробки. Но даже в них следует периодически менять масло, чтобы продлить срок жизни КПП. Капитальный ремонт такого узла продлевает жизнь практически на еще один полноценный ресурс. Основные поломки связаны с выходом из строя сцепления, а также с поломкой механизма переключения передач. Эти детали сравнительно легко меняются. У качественных механических трансмиссий есть определенный жизненный срок каждого узла, и он всегда соответствует действительности.

Классический автомат – гидротрансформатор

Первые типы автоматов появились достаточно давно, еще в середине прошлого века. Они были выполнены на основе гидротрансформатора. Это устройство, которое по нагрузке понимает, когда нужно переключить передачу. Определенная нагрузка создает давление масла в каналах гидроблока, что заставляет коробку переключать передачи. Вся работа выполняется жидкостью, поэтому износ механизма переключения минимальный. Именно поэтому гидротрансформаторы остаются самыми выносливыми типами автоматических трансмиссий.

Важные особенности устройства:

  • гидроблок является наиболее ценным и дорогостоящим узлом, его выход из строя обычно говорит о необходимости очень дорогостоящего ремонта;
  • качество масла в системе такого автомата является наиболее важным параметром службы устройства, плохое обслуживание быстро убьет автомат;
  • такие КПП довольно плохо справляются с экономией топлива, прирост расхода в сравнении с механикой на таком же двигателе равен примерно 15% и более;
  • также динамика двигателя страдает, автоматы не могут слишком быстро реагировать и адаптироваться под поведение водителя, в этом их очень большой минус;
  • зато такие узлы очень надежные, некоторые автоматы без ремонта проезжают до 300 000 км, что не всегда доступно даже механическим коробкам передач.

Консервативные автолюбители всегда выберут именно АКПП с гидротрансформатором, если речь идет о выборе между разными типами автоматов. Дело в надежности, но сегодня нужно учитывать еще и экономию топлива. Так что молодое поколение отказывается от АКПП традиционного типа, учитывая и высокую цену таких технологий. Впрочем, в длительной перспективе именно такие коробки оказываются наиболее качественными, удобными в использовании и надежными.

Роботизированная коробка – что это за агрегат?

Такой узел стал комбинацией автомата и механики. Производители сравнительно недавно предложили первых роботов – активно технология используется около 20 лет, внедряется в массовые автомобили не более 15 лет. В основе лежит механическая трансмиссия, но переключением передач занимается специальный робот, отсюда и название типа КПП. У каждого производителя есть свои особенности исполнения и настройки этого роботизированного узла, это привело к десяткам разных названий типа DSG, EasyTronic, PowerShift, EDC, MultiMode, DuraShift и прочих обозначений.

Важные особенности такого узла:

  • экономия топлива налицо, так как устройство получило все преимущества механической коробки передач под идеальным управлением робота;
  • переключения ощутимы, есть определенные пинки, этого не удалось избежать даже самым передовым концернам с огромными инвестициями;
  • динамика сохраняется, а роботизированный узел может даже подстраиваться под манеру езды владельца машины, это вызывает ряд споров, но в целом работает;
  • главная проблема роботов – сцепление, особенно в тех моделях, где производитель использовал сухой тип сцепления с явными недостатками;
  • такой узел стоит гораздо дешевле традиционного автомата, он легче других типов автоматических КПП, поэтому получил огромную популярность во всем мире;
  • ремонт достаточно дорогой, а средний цикл службы составляет 150 000 км до капитального восстановления.

Роботизированные коробки нуждаются в довольно качественном сервисе, а также в спокойной и аккуратной поездке. Они не любят постоянной смены манеры вождения, могут показывать неисправности при резком переходе с трассового режима в городской цикл. Но все недостатки снимает радость от расхода. Роботы могут обеспечить расход даже меньше, чем на механической коробке передач, так как производитель настраивает роботизированный узел именно для экономии топлива. Впрочем, вы можете перепрошить систему и получить отличную динамику, если это необходимо.

Вариаторы – на что обратить внимание?

Среди японских производителей культовым типом автоматических КПП стали вариаторы CVT. Это бесступенчатая система переключения передач, которая основана на сопротивлении вращения при передаче крутящего момента. Грубо говоря, внутри устройства расположено два конуса, по которым перемещается основной ремень механизма. Чем дальше ремень перемещается, тем больше оборотов двигателя передается на колеса. Конструкция сравнительно простая, но автоматика делает ее довольно сложной в ремонте.

Стоит помнить о таких особенностях вариаторов:

  • в эксплуатации такие виды коробок передач очень удобны, они демонстрируют плавный разгон без подергиваний, так как передач нет;
  • расход чуть выше, чем в механике, так как двигатель при разгоне всегда работает на повышенных оборотах, но на длинных прямых вариатор обходит механику в расходе;
  • ремонт практически невозможен, а износ может наступить в промежутке от 150 000 км до 200 000 км пробега, дольше этот механизм чаще всего не служит;
  • такие технологии дешевле, чем традиционные АКПП с гидротрансформатором, поэтому многие концерны выбирают именно такой вариант;
  • программные ошибки станут настоящей проблемой, для любого ремонта нужно загонять машину на официальный или специализированный сервис.

Низкая практичность вариаторов и их малый жизненный цикл стали причиной того, что в России покупатели стараются обходить данные узлы стороной. Проблема связана с тем, что ремонтировать эти узлы в гаражных условиях нельзя, а платить за ремонт у официалов хочет далеко не каждый покупатель машины. Вариатор нуждается в определенном привыкании. Если у вас машина с таким типов КПП, следует прочитать инструкцию. В ней указаны требования к прогреву коробки перед поездкой, а также есть запрет на длительное движение с одной скоростью, нужно постоянно менять скоростной режим.

Предлагаем посмотреть видео о вариаторах:

Подводим итоги

Обратите внимание на тип трансмиссии в автомобиле, который вы хотите купить. Обязательно почитайте отзывы других владельцев. Очень часто внешне перспективная коробка оказывается ненадежной и служит плохо. Хорошим примером будет робот 7-DSG от корпорации Volkswagen. Это коробка с сухим сцеплением, которая в первом своем поколении получила целый ряд проблем. Владельцы машин 2010-2012 годов выпуска с такими КПП не успевают отдохнуть от одного ремонта, как надвигается другой. Со временем корпорация исправила большую часть неполадок, но в целом этот робот так и остался одним из самых неудачных в линейке концерна.

С другой стороны, в списке роботизированных коробок есть и множество удачных вариантов, которые не уступают в сроке службы своим конкурентам от других разработчиков. Поэтому важно знать, какой именно автомобиль вы покупаете, какие именно рабочие элементы могут выйти из строя в данном узле. Это важно понимать, иначе не избежать трудностей. При покупке оцените, насколько конкретный тип КПП подходит под ваш стиль поездки. Это также важно учитывать, чтобы получить удовольствие от эксплуатации машины.

Как автоматическая коробка передач поможет вам сэкономить деньги

 

Компьютер, который вовремя выбирает за вас нужную передачу, тем самым сокращая потребление топлива – веская причина сказать до свидания механической коробке передач навсегда.

Давайте не будем себя обманывать. Конечно, вы можете быть уверены в том, что вы математический гений, но есть устройства, которые умнее вас, особенно когда речь идет о таких тонких расчетах. Если вы проводите достаточно много времени за рулём, если одна ваша рука постоянно находится на муфте, если вы хотите уменьшить затраты топлива – эта статья для вас!

Авторынок на сегодняшний день переполнен машинами, оснащенными компьютерами, которые выбирают за нас нужную передачу. Не подумайте, это не глобальный заговор против «механики», усилия производителей скорее нацелены на победу в войне с расходом топлива.

Истина такова: ручное переключение не всегда осуществляется в идеальное время. Когда это произойдёт – решает только водитель. И если смотреть правде в глаза, вовремя это сделает далеко не большинство. Прогресс тем временем внедряет новую формулу сокращения расхода топлива, и водитель в ней уже не является необходимой составляющей.

Развенчание распространенных мифов

В прошлом автоматические коробки передач рассматривались как пожиратели. Но это уже не так. Вы можете сэкономить реальные деньги, используя их, но для этого, как вы, наверное, догадались, вам придется следовать инструкциям производителя о замене трансмиссионной жидкости.

Автоматические коробки передач выбирают передаточное число в соответствии с данными, которые они получают о скорости движения автомобиля. Компьютер выбирает наиболее подходящую передачу всегда, тем самым постоянно регулируя эффективность и обеспечивая максимальную производительность двигателя. Это помогает производителям достичь экономии топлива. 

Постоянный прогресс и достижения в научной области сократили расход топлива у машин с автоматической коробкой передач на 10% по сравнению с механикой. Именно поэтому 50% всех транспортных средств, выпускаемых в мире в настоящее время, оснащены автоматической или полуавтоматической коробкой передач. И этот показатель продолжает расти.

Виды автоматических коробок передач

Полуавтоматическая коробка передач

Это простая механическая коробка передач, которая включают в себя автоматизированную механическую коробку передач (AMT). Также известные, как безмуфтовые механические коробки передач, они очень популярны в Европе и часто используются в автомобилях Alfa Romeo (Selespeed), Audi R8 (R-Tronic), BMW (SMG), Citroen / Peugeot (CMP), Fiat (Duallogic), Lancia (DFN) и Opel (Easytronic). Они используют ту же трансмиссионную жидкость, как и для механических коробок передач, несмотря на то, что для автоматических коробок передач необходим другой продукт.

Автоматическая коробка передач

Традиционные автоматические коробки передач используют гидротрансформаторы. Компьютер использует гидравлическую систему для автоматического переключения передач. Эти передачи требуют специальные смазочные материалы, такие как Dexron или Mercon; тип варьируют в зависимости от автопроизводителя. Замену жидкости необходимо производить примерно каждые 60 000 километров. АКП могут иметь четыре, шесть, восемь передач, а иногда и больше. Они очень популярны в Соединенных Штатах, Японии и Южной Корее.

Бесступенчатая трансмиссия или вариатор(CVT)

Коробка передач, в которой два конуса, соединённые ремнем, непрерывно управляют гидравлическим вариатором для изменения скорости вращения и диаметра колбочки. Эта система используется в Audi (Multitronic S), Jeep и Dodge (AutoShift), Mitsubishi (6S-CVT), Subaru (E5-AT Sportshift) и Mercedes (Autotronic). Япония и Китай являются крупнейшими рынками, отдающими им свое предпочтение. Подбирать жидкости для них необходимо в зависимости от типапередачи.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Такую коробку можно описать как две системы, слитые в одну. Режим переключения скоростей может быть полностью автоматизирован или, наоборот, отдан в руки водителю. Но тут на замену старой доброй ручке приходят удобные переключатели, которые обычно находятся на руле. Этот тип передач завоевывает все большую популярность в Европе и Китае. Эту систему используют Volkswagen (DSG), BMW (DKG), Ford(PowerShift), Nissan (ATTESA E-TS), Volvo (Powershift) и Porsche (PDK). Для таких коробок передач непригодна жидкость, которую используют для автоматических коробок, и наилучшим решением станет подбор жидкости вместе со специалистом.

Итак, если вы решили перейти на другой вид коробки передач ради экономии, помните, что специалисты Total советуют всегда использовать смазочные материалы премиум-класса, которые соответствуют требованиям вашего авто, и жидкость трансмиссионную выбирать стоит по тому же принципу.

Виды коробки передач и их отличия

Будут ставить новые разработки ученых, автоматическую коробку передач. Сейчас все изменилось и при выборе автомобиля любитель авто сталкивается с выбором огромного ассортимента коробок передач. И многим любителям машин трудно разобраться в выборе. Купить автомобиль с механической передачей или выбрать автоматическую коробку передач.

 В этом случае многие покупатели авто находятся в замешательстве, что все таки выбрать. Некоторых покупателей пугают новые, непонятные названия коробок передач. Других пугают качество и эксплуатация нового оборудования. Хотя если разобраться и более подробно изучить тему, какая коробка лучше, разобрать их принципы работы. И более подробно описать для покупателей принципы работы всех на данный момент известных коробок передач.

 Принцип действия механической коробки, достаточно простой, это редуктор, состоящий из вала, шестеренок, муфты включения и переключателей. Работа коробки передач всем известна и понятна, даже обычному человеку не особо разбирающегося в автомобилях. Она соединена с помощью сцепки с двигателем. Сцепкой называется сцепление и при нажатии сцепления, переключаются скорости. При переключении скоростей, что бы машина не дергалась, сцепления нужно постепенно нажимать и не торопясь отпускать. Для неопытного водителя эта задача будет довольно непростой. И для вождения с механической коробкой необходим опыт. Зато механическая коробка, будет довольно дешевая в ремонте. Большим минусом механической коробки является то, что при передвижении автомобиля необходимо постоянно переключать скорость. Особенно неудобно в больших городах, при пробках водителю приходится довольно часто переключать скорость. Из за этого придумали автоматическую коробку.

 Автоматическая коробка передач это огромный прорыв в авто строении. Она облегчила водителям, работу в автомобиле. Также неопытные автолюбители смогут с легкостью управлять автомобилем. Проще стало управлять автомобилем в пробках.

 Есть несколько видов автоматов. Обычная коробка автомат, является гидромеханической коробкой. Специфика коробки проста, внутри короба находится масло. В короб с двух сторон выходят два зубчика, один соединен с мотором другой с коробкой. Первый зубчик раскручивает масло, а масло передается на другой зубчик. Переключение скоростей происходит с блока. Эта структура очень хорошая в работе.

 Вариантная система коробки автомат тоже довольно интересная. Она сделана из Стивов, соединенные между собой ремнем. Один Стив меняет свой диаметр. При езде переключение скоростей довольно мягкая, и не чувствуется рывков. Минусы этой коробки такие что при поломках она очень дорогая в обслуживании.

 На данный момент самой лучшей коробкой автомат, является роботизированная коробка. Это та же самая механическая коробка, но место человека при переключении все делает электроника. При езде переключение коробки автомат плавные, машина не дергается и быстро стартует с места. Так же эта коробка является самой экономичной из всех перечисленных.

 Благодаря коробке автомат покупателю будет значительно проще водить автомобиль. Не нужно будет задействовать в пробках левую ногу, которая должна быть всегда на сцеплении.

 В статье перечислены все виды коробок которые существуют на авто рынке.

Автозапчасти для иномарок

Как работает коробка передач на автомобиле. Виды коробок.

Прежде чем понять принцип функционирования коробки передач, нужно представить, что делает в автомобиле трансмиссия. Она осуществляет связь двигателя авто и колес. Ее работа впрямую связана с крутящим моментом, и она выполняет для него три функции: преобразующую, распределительную и в итоге доведение крутящего момента до каждого из ведущих колес.

Коробка передач — важнейший узел, «сердце» трансмиссии. Кроме «обработки» крутящего момента, она предназначена, чтоб изменить при необходимости, тяговые усилия — ведь авто всегда движется в разных условиях. Имеется у нее и еще одна функция: она может заставить двигатель и колеса работать не одновременно, то есть разобщенно (когда вы, например, прогреваете автомобиль или мотор работает на нейтрале).

Как работает автоматическая коробка передач

Сегодня автомат — довольно популярный вариант КПП. Автоматическая коробка передач автомобиля — это гидротрансформатор, система редукторов (планетарных), муфты (фрикционные и обгонные), соединительные барабаны и валы.

Чем отличает АКПП от привычной механической КПП? Работа по иному принципу: передача переключается благодаря взаимодействию планетарных редукторов с гидромеханическим приводом. Взаимодействие осуществляется электронными исполнительными устройствами. Именно планетарная передача позволяет использовать на АКПП только один набор шестерней.

Сегодня в понятие «АКПП» включаются и собственно автомат, и различные роботы, и вариаторные.

Как работает механическая коробка передач

МКПП, или механика — простейший и вместе с тем самый надежный вариант: чем меньше элементов в механизме, тем реже он ломается. МКПП — это цилиндрический редуктор, предполагающий единственный способ переключения передач — ручной. Иначе механика называется ступенчатой КПП. Что это означает? Что за «ступени»? Это пары шестеренок, находящихся во взаимодействии и помогающих измениться крутящему моменту движка. У любой из пар собственное передаточное число, влияющее на скорость вращения коленчатого вала двигателя. Таким образом происходит обеспечение необходимой угловой скорости вращения.

По числу ступеней МКПП разделяют на четырех-, пяти-, шестиступенчатые. Бывает и большее число ступеней, но самый распространенный вариант — пять.

Важным элементом механической трансмиссии является синхронизатор. Без него плавного переключения передач не получится: его функция — выравнивать частоту вращения вала и шестерни. Также он необходимая деталь роботизированных коробок и выполняет в них ту же задачу.

На основе традиционной МКПП создан усовершенствованный вариант — секвентальная коробка передач. Ее отличия: здесь вы не найдете педали сцепления (она заменена электронным блоком управления) и косозубых шестеренок (здесь прямозубые). Передачи переключает гидравлический механизм — и переключать их можно не снижая скорости авто! На машинах с такой коробкой рычаг переключения расположен на руле.

Как работает роботизированная коробка передач?

Казалось бы, хотя бы по названию, что у роботизированной коробки мало общего с обычной механической КПП. Но робот функционирует абсолютно по тому же принципу! Единственное, что отличает работу роботизированных коробок — это принцип управления. Что именно «сцепляет», «расцепляет» и выбирает передачи? Здесь эту работу выполняют сервоприводы, иначе называемые актуаторами. Самая распространенная версия — с шаговым электрическим мотором, снабженным редуктором и исполнительным механизмом. Более редкий вариант — сервоприводы, работающие по гидравлическому принципу.

Актуаторы управляются с помощью электронного блока. Что конкретно происходит, когда отдается команда переключить передачу: актуатор-1 деликатно выжимает сцепление, 2-й перемещает синхронизаторы — то есть производит включение желаемой передачи. После чего 1-й мягко отжимает «виртуальную педаль сцепления».

Получается, с роботизированной коробкой обходимся без абсолютно ненужной реальной педали: электроника получает определенную команду и производит все действия самостоятельно.

У таких коробок существует и автоматический режим для смены передачи. В этом случае нужная команда генерируется компьютером. Естественно, электронный «мозг» предварительно учитывает все факторы, влияющие на движение автомобиля и обрабатывает сведения о набранной скорости, оборотах движка, данных различных бортовых систем (антиблокировочной и иных).

С ручным режимом ясно: переключением занимается сам водитель, отдавая команду посредством селектора КП (или пользуясь подрулевыми лепестками).

Как работает вариаторная коробка передач

В неработающем авто просто на взгляд трудно распознать вариатор — казалось бы, те же две педальки и всем знакомая автоматическая коробка передач автомобиля.

Но стоит авто тронуться с места — «почувствуйте разницу»: вариаторная (еще ее называют бесступенчатая) коробка работает абсолютно по-другому. Переключение передач происходит плавно, практически незаметно, и собственно переход от первой к десятой передаче не фиксирован: все действительно очень мягко, как бы само собой, поэтому при движении не ощущается резких толчков. Бесступенчатая коробка действует по механическому или гидравлическому принципу. Различается три типа. Клиноременный — это шкивы с клиноременным соединением, их диаметр изменяется — происходит изменение значения передаточного числа. Тороидный — взаимодействие уже дисков с роликами, передающими крутящий момент между дисками. Цепной — суть та же, как у клиноременного, просто передача осуществляется с помощью не ремня, а цепи.

Экспериментальный анализ активного контроля частоты вибрации в коробке передач

Стремясь к вибрациям многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи, вызываемым возбуждением зубчатого зацепления, была создана новая структура активного контроля вибрации со встроенными пьезоэлектрическими приводами (PZT). Активные управляющие силы, создаваемые PZT, передавались на валы через дополнительные опорные подшипники. Кроме того, алгоритм управления адаптивным нечетким пропорциональным интеграционным дифференцированием (AFPID) был предложен в качестве основного алгоритма управления для уменьшения поперечных колебаний вала шестерни.В соответствии с законом управления параметрами ПИД был разработан модуль нечеткого вывода, который адаптивно настраивает параметры ПИД для получения оптимального эффекта управления. Была создана экспериментальная платформа для проверки управляющего эффекта алгоритма. Проведенные эксперименты показывают снижение вибрации корпуса на 10 дБ при определенных целевых гармониках сетки в диапазоне рабочих скоростей.

1. Введение

Зубчатая передача является наиболее широко используемой механической трансмиссией. С постоянным развитием авиации, космонавтики и робототехники требования к точности зубчатых колес, вибрации зубчатых колес и шуму становятся все более строгими.Из-за влияния нелинейных факторов, таких как ошибки обработки зубчатых колес, ошибки установки, изменение во времени жесткости зубчатого колеса, изменения внешней нагрузки и удар зацепления, взаимозависимость системы зубчатой ​​передачи нарушается, и положение зацепления зубчатого зацепления смещается относительно теоретическое положение, в результате чего мгновенное изменение передаточного числа приводит к столкновению между зубьями и зубьями, формируя ошибочное возбуждение зубчатого зацепления, тем самым вызывая вибрацию [1].

Внутреннее возбуждение зубчатой ​​передачи периодическое. Генерируемая энергия вибрации в основном сосредоточена на частоте зацепления шестерни и ее гармонических частотах. Поскольку в последние годы разработан новый способ управления вибрацией, активное управление вибрацией, основанное на сигнале вибрации, полученном датчиком, генерирует сигнал вибрации для нейтрализации вредной вибрации. Генерируемый сигнал вибрации равен источнику вибрации и в противоположном направлении [2].Ученые давно начали учиться. Концепция активного управления была предложена очень рано и впервые была применена к активному управлению шумом. В 1930-х годах Пол [3] предложил использовать метод активного шумоподавления вместо пассивного управления шумом, используя датчик для создания вторичных помех системе, компенсирующих существующий первичный шум, так что первоначальный шум был ослаблен. Но эффект управления был ограничен теорией управления того времени и ограничениями электронных устройств управления.До начала 1980-х годов Свигерт изучал управление моделью цилиндрической антенны с использованием пьезоэлектрических керамических компонентов, создав прецедент использования интеллектуальных структур для активного контроля вибрации. Montague et al. [4] является одним из первых исследователей, изучавших активный контроль вибрации систем зубчатой ​​передачи. Они применили пьезоэлектрический привод на приводном валу коробки передач в качестве нового метода контроля вибрации шестерен. Результаты экспериментов показали, что контролировалась только основная частота вибрации редуктора, а нужный сигнал возбуждения можно получить только путем ручной регулировки фазовращателя и усилителя.Rebbechi et al. [5] использовали два набора магнитострикционных приводов для воздействия на подшипники и применили адаптивный контроллер для управления приводом для подавления вибрации вала шестерни и коробки. Результаты экспериментов показали, что колебания частоты зацепления были уменьшены, а частоты гармоник второго и третьего порядков были уменьшены. Guan et al. [6] предложили использовать одиночный пьезоэлектрический привод для построения активной структуры управления зубчатой ​​передачей. Активное управляющее усилие привода применялось для подавления вибрации зацепления шестерни.Результаты экспериментов показали, что колебания на целевой частоте гармоники явно ослабляются. Ли и др. [7] сконструировали активную конструкцию шестерни с пьезоактуатором, прикрепленным к валу шестерни одноступенчатой ​​трансмиссии. Активный контроль проводился с использованием алгоритма FxLMS. Результаты показали, что вибрация приводной системы снизилась на 6,9 дБ на частоте зацепления. Fan [8] разработал одноступенчатую систему зубчатой ​​передачи и построил платформу активного контроля вибрации, используя ПИД-регулирование и нечеткое регулирование в качестве контроллера.Эксперимент показал, что вибрация зубчатой ​​передачи значительно уменьшилась. Догруер и Пирсолтан [9] разработали нелинейный контроллер, который мог регулировать крутящий момент, действующий на шестерню входного вала, что могло эффективно уменьшить воздействие, вызванное изменяющейся во времени жесткостью зацепления.

Вышеупомянутые исследования в основном касались активного управления одноступенчатыми зубчатыми передачами, а вибрационная муфта многоступенчатых зубчатых передач является более сложной. В дополнение к одноосному режиму и межосевому режиму связи получены новые модели, в результате которых получено распределение мод.Возбуждение вибрации высокоскоростного вала не только стимулирует сильную вибрацию вала, но также возбуждает вибрацию других валов. Чтобы проверить эффективность этого активного управления в подавлении вибрации во время зубчатой ​​передачи, было выполнено динамическое моделирование системы зубчатой ​​передачи для создания виртуального прототипа. Кроме того, в платформе MATLAB / Simulink алгоритм AFPID использовался для выполнения косимуляции мультигармонической вибрации с активным управлением системой трансмиссии.

2. Модель передачи системы зубчатых колес

Ошибки обработки зубчатых колес, изменение жесткости зубчатых колес во времени, изменения внешних нагрузок, удары зацепления и другие факторы могут влиять на зацепление зубчатых передач [10]. Добавление управляющей силы рядом с источником возбуждения может эффективно уменьшить возбуждение зацепления. Структура активного управления зубчатым приводом со встроенным пьезоэлектрическим приводом спроектирована, как показано на рисунке 1. Приводной двигатель с регулировкой скорости отвечает требованиям большого регулируемого диапазона скорости и небольшого колебания скорости.Динамометр состоит из магнитно-порошкового тормоза и датчика крутящего момента [11]. Путем проектирования и проверки системы трансмиссии получены основные данные для всех уровней шестерен, как показано в таблице 1.



Название детали Зубья Модуль упругости ( мм) Угол давления (°)

Шестерня высокоскоростного вала 19 2.0 20
Шестерня тихоходного вала 35 2,0 20
Большая шестерня промежуточного вала 37 2,0 20
Малая шестерня промежуточного вала 23 2,0 20

Пьезоэлектрический привод - это устройство, использующее обратный пьезоэлектрический эффект пьезокерамики для преобразования электрической энергии в механическую.Он обладает такими преимуществами, как высокая точность управления и быстрая скорость отклика, что широко используется для точного позиционирования, компенсации положения и активного контроля вибрации. Фиг.2 - увеличенный вид внутренней части активного механизма управления. Пьезоэлектрический привод опорное множество состоит из исполнительного механизма, кронштейн с антизасаливающим стержня и опорного подшипника. Стержень защиты от нагрузки имеет определенную степень гибкости, которая может играть роль функции защиты от перегрузки. Кронштейн привода закреплен внутри коробки.А конец привода закреплен на кронштейне привода для ограничения его движения. Опорный подшипник добавлен в соединение между передней частью привода и валом шестерни. Привод выдает управляющую силу для радиальной вибрации вала шестерни, чтобы ослабить изгибную вибрацию вала шестерни.


Сила столкновения в программном обеспечении ADAMS определяется как где - начальное расстояние между двумя объектами, q - фактическое расстояние во время столкновения двух объектов и деформация во время столкновения.

Когда, то есть два объекта не столкнулись, и значение силы столкновения равно нулю. Когда два объекта столкнулись. Величина силы столкновения связана с коэффициентом жесткости K , величиной деформации, индексом столкновения e , коэффициентом демпфирования C и расстоянием деформации d , когда демпфирование работает полностью.

Теория контакта Герца показывает, что коэффициент жесткости зубчатого колеса при столкновении составляет

Относительный радиус кривизны R находится где и являются эквивалентными радиусами точек контакта двух зацепляющихся шестерен, соответственно:

Поскольку обе пары шестерен состоят из стали, их коэффициент Пуассона и модуль Юнга материала зубчатой ​​передачи 2.07 e + 11 Па. Используя данные таблицы 1, можно рассчитать коэффициент ударной жесткости высокоскоростной передачи = 5,27 e + 5 N . А коэффициент ударной жесткости тихоходной передачи = 5,54 e + 5 N . Изменение силы при ударе в основном контролируется пружиной. Энергия, поглощаемая демпфером, составляет небольшую часть от общей энергии столкновения. Таким образом, коэффициент демпфирования C обычно невелик, а коэффициент демпфирования составляет C = 50 мм, индекс столкновения e = 1.5, а глубина проплавления d = 0,1 мм. Коэффициент динамического трения составляет 0,05, а коэффициент статического трения - 0,08.

Чтобы предотвратить резкие изменения скорости вращения при запуске, была использована функция ШАГ для увеличения скорости вращения до 2500 об / мин в пределах 0,1 с, то есть ШАГ (время, 0, 0 d, 0, 1, 15000 г). Добавьте крутящий момент нагрузки к выходному валу: 1 e + 3 N мм.

Вал шестерни должен быть гибким, а обработка гибкого вала в платформе ADAMS отличается от ANSYS.Жесткий вал разделяется на несколько гибко соединенных коротких жестких валов для создания автономного гибкого соединителя, суть которого по-прежнему остается твердым телом.

В платформе ADAMS, стремясь установить взаимосвязь между компонентами модели встроенной многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи, добавлены соответствующие ограничения. Наконец, получен виртуальный прототип системы зубчатой ​​передачи.

3. Алгоритм управления AFPID

Алгоритм управления AFPID, разработанный в этой статье, представляет собой алгоритм с более высокой точностью управления, основанный на управлении PID, который компенсирует недостатки, заключающиеся в том, что классическое управление PID не может регулировать параметры в реальном времени.Нечеткий контроллер регулирует приращение параметра ПИД-регулирования для улучшения общих характеристик управления. Следовательно, основная задача алгоритма состоит в том, чтобы отрегулировать соотношение между приращениями трех параметров, и, ошибкой и частотой ошибок. Коэффициенты количественной оценки и коэффициенты пропорции могут быть скорректированы в режиме онлайн, чтобы они поддерживали подходящее значение, чтобы получить разумные выходные параметры, продолжать обнаруживать и. С помощью правила нечеткого управления период регулирования трех приращений параметра непрерывно регулируется в режиме онлайн, и на этом самонастройка параметров ПИД-регулятора в системе управления завершается.Как показано на рисунке 3, на основе алгоритма PID добавлен расчет ошибки и коэффициента изменения ошибки. Путем поиска соответствующей нечеткой матрицы вывода в базе знаний и настройки параметров получаются значения трех управляющих компонентов: пропорционального, интегрального и дифференциального. Коэффициент усиления в каждом цикле управления передается на ПИД-регулятор для реализации адаптивного управления и автоматического завершения оптимальной настройки параметров ПИД для эффективного получения оптимальных параметров управления.


Разработанный контроллер AFPID показан на рисунке 3. Это контроллер с двумя входами () и тремя выходами (). Ошибка виброускорения составляет

Ошибка и производная ошибки попадают в нечеткий контроллер. нечетких правил, приращение пропорционального коэффициента, приращение интегрального коэффициента и приращение дифференциального коэффициента показано как:

В результате, выходной сигнал контроллера равен

Работа нечеткого контроллера состоит из трех основных частей, а именно: , фаззификация, нечеткий вывод и дефаззификация.

3.1. Фаззификация

Фаззификация - это процесс преобразования реальных значений в лингвистические переменные. Диапазон изменения ошибки ускорения и скорости изменения ошибки определяется как область нечеткого множества:

Его нечеткое множество {NB, NS, ZE, PS, PB}. Нечеткое множество может быть представлено функцией принадлежности. Они представляют собой отрицательное большое, отрицательное маленькое, нулевое, положительное маленькое и положительное большое.

В нечеткой схеме основным является выбор функции принадлежности.Кривая функции принадлежности регулируется в соответствии с вибрационной средой. Когда отклонение небольшое, плотность кривой увеличивается. Когда отклонение велико, плотность кривой уменьшается, что помогает повысить точность отклика системы и уменьшить перерегулирование. Как показано на рисунках 4–6, классическими функциями принадлежности являются треугольные, гауссовские, трапециевидные и другие функциональные формы. Лучшая функция принадлежности будет выбрана в следующих экспериментах по моделированию, а плотность кривой будет скорректирована.




3.2. Разработка нечетких правил

Как система обработки информации на нечетком языке, нечеткие правила делятся на несколько типов из-за различных форм управления. Наиболее распространены типы Мамдани и ТС. Нечеткие правила типа Мамдани выводят нечеткие величины, а нечеткие правила типа TS выводят функцию. Поэтому нечеткие правила типа Мамдани больше подходят в качестве правил для описания языковых переменных [12]. В этой статье для установления правил нечеткого контроля используется тип Мамдани.

Дизайн нечетких правил, основанный на опыте экспертов, определяет оптимальные нечеткие правила с помощью большого количества экспериментов. При выборе количества правил управления очень небольшое количество величин серьезно повлияет на эффект управления, а слишком большое количество увеличит объем вычислений и увеличит экспериментальную задержку. В таблице 2 показаны правила вывода нечеткого контроллера.


E EC
NB NS ZO PS PB

NB PB / NB / NB / PB / NB / ZO PB / NB / ZO PS / NB / ZO ZO / ZO / PS
NS PB / NB / NB PS / NB / NB PS / NS / NS ZO / NS / ZO NB / ZO / PS
ZO PS / NS / NB PS / NS / NB ZO / ZO / NS NS / PS / ZO NB / PS / PS
PS PS / NS / NB ZO / ZO / NS NS / PS / NS NS / PS / ZO NB / PB / PS
PB ZO / ZO / PS NS / PS / ZO NS / PS / ZO NB / PB / ZO NB / PB / PS

3.3. Дефаззификация

Дефаззификация, в отличие от фаззификации, представляет собой метод преобразования значений лингвистических переменных в реальные значения. Поскольку результатом вывода нечетких правил является нечеткое множество, его нельзя напрямую использовать в качестве контрольной суммы контролируемого объекта, и его необходимо преобразовать в точную величину, которая может быть выполнена [13]. Цель решения - получить наилучшее отражение элемента управления на основе результата нечеткого вывода и фактического распределения количества.Наиболее распространенным методом является метод центроида, который использует центр тяжести нечеткой кривой функции принадлежности и область, охватывающую абсциссу, в качестве окончательного выходного значения нечетких рассуждений. Поскольку он имеет правило гладкого вывода, метод центроида эффективен для определения окончательного выходного значения нечеткого вывода. Существуют и другие методы дефаззификации, такие как метод медианы и метод максимума.

4. Сравнительный анализ моделирования

ADAMS - это прикладное программное обеспечение, которое не только для анализа виртуальных прототипов, но также может предоставлять несколько параметризованных модулей с более сильными функциями, поэтому его можно использовать в качестве вспомогательной платформы инструментов разработки.

Совместное моделирование ADAMS и MATLAB создает виртуальный прототип зубчатой ​​передачи в ADAMS, превращая его в модуль с системными уравнениями и соответствующими параметрами, как показано на рисунке 7. В MATLAB данные в модуле объединяются с установленными алгоритм управления. Системные уравнения решаются ADAMS, а MATLAB решает управляющие уравнения для завершения всего процесса моделирования.


Скорость установлена ​​на 2070 об / мин, нагрузка установлена ​​на 1000 Н · мм, и сигнал вибрации коробки передач собирается.Как показано на рисунке 8, экстремальные значения сигнала вибрации получены при 407,3 Гц, 654,8 Гц, 815,5 Гц, 1223 Гц и 1630 Гц. Среди них 407,3 Гц и 654,8 Гц - частоты зацепления двух пар зубчатых валов соответственно.


Алгоритм AFPID внедрен в активную систему управления. На рис. 9 показана симуляция активного управления многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи на основе управления AFPID. Нечеткий контроллер - это ядро ​​алгоритма. Помимо установления правил вывода, выбор функций принадлежности и методов дефаззификации также сильно влияет на эффективность управления, как показано на рисунках 10 и 11.




Из диаграммы частотной области видно, что три функции принадлежности и методы дефаззификации эффективно снижают вибрацию системы зубчатой ​​передачи. Амплитуда вибрации на основной частоте показана в таблицах 3 и 4.


Функции принадлежности Частота (Гц)
407,3 654.8 815,5 1223 1630

Без контроля 84,75 85,85 101,1 106,2 108,5
Трапецеид 84,98 100,6 101 100,9
Треугольник 83,03 85,50 102,3 104,5 102,0
Гауссов 87.16 88,30 103,0 105,4 105,1


Дефуззификация Частота (Гц)
407,3 815,5 1223 1630

Без контроля 84,75 85,85 101.1 106,2 108,5
Центроид 84,98 88,12 100,6 101 100,9
Медиана 76,27 86,61 102,7 103,4 103,7 103,4 103,7 900 Максимум 80,26 87,37 102,2 104,3 102,6

Из таблицы видно, что алгоритм AFPID может получить лучший эффект управления, используя трапецеидальную форму. функция принадлежности и метод центроида в дефаззификации.Эксперименты проводятся с обычным ПИД-регулированием при тех же условиях. На рисунках 12 и 13 показана симуляция активного управления ПИД-регулированием.



Из диаграммы во временной области видно, что оба метода управления эффективно снижают вибрацию системы зубчатой ​​передачи, а управление AFPID имеет лучшие характеристики управления. Из диаграммы частотной области можно обнаружить, что зубчатая передача имеет наибольшее распределение энергии вибрации на основной основной частоте и частотах гармоник, в то время как амплитуды на основных частотах ПИД-регулирования и управления AFPID значительно уменьшены.

Из таблицы 5 видно, что управление AFPID лучше, чем классическое управление PID, в отношении характеристик управления частотой зацепления шестерни и частотами гармоник. При скорости 2028 об / мин система зубчатой ​​передачи имеет наибольшую вибрацию на третьей гармонике. Управление AFPID снижает вибрацию на 7,6 дБ, уменьшая вибрацию на 7%.


Метод управления Частота (Гц)
407.3 654,8 815,5 1223 1630

Без контроля 84,75 85,85 101,1 106,2 108,5
ПИД-управление 85,65 101,4 105,7 106,8
Управление AFPID 84,98 88,12 100,6 101 100.9

5. Анализ эксперимента

Проектирование и создание многоступенчатой ​​испытательной платформы для активного контроля вибрации зубчатой ​​передачи в основном включает следующие три части: структура активного управления, система управления и сбор и обработка сигналов. система.

Активная структура управления подробно описана в предыдущей статье. В этой статье в качестве активной системы управления вибрацией выбирается система моделирования управления в реальном времени RapidECU-S1 и устанавливается платформа управления полуфизическим моделированием.Программный ECUcoder, соответствующий RapidECU-S1, может автоматически генерировать целевой код в алгоритме управления ПК. Следовательно, с одной стороны, система управления принимает сигнал вибрации коробки передач, собранный датчиком виброускорения. С другой стороны, сигнал управляющего напряжения отправляется в реальном времени, сигнал регулируется алгоритмом управления, и пьезоэлектрический привод приводится в действие для воздействия на вал трансмиссии для подавления вибрации системы.

Чтобы наблюдать за работой контроля во время эксперимента, необходимо обрабатывать результаты сбора в реальном времени и корректировать параметры контроля в реальном времени. В этом разделе устанавливается специальная система сбора и обработки. Эта система состоит из четырех частей: датчика виброускорения, формирователя сигнала, коллектора сигналов и ПК. Датчик виброускорения установлен на коробке передач. Собранный сигнал виброускорения усиливается формирователем сигнала, а затем собирается и обрабатывается коллектором сигналов.

Рисунок 14 представляет собой полную экспериментальную платформу с активным контролем вибрации. Два пьезоэлектрических привода, соответственно, закреплены дополнительными опорными устройствами и действуют на входной и выходной валы. Угол между осевым направлением пьезоэлектрического привода и вертикальным направлением составляет 20 °; то есть обеспечивается совпадение линии управляющей силы с направлением линии зацепления зубчатой ​​передачи. Устройство формирования сигнала подключено к датчику, а усилитель мощности подключен к пьезоэлектрическому приводу батареи.Датчик виброускорения является входом коллектора сигналов, и измеренный сигнал виброускорения используется в качестве оценочного показателя вибрации коробки; другой датчик виброускорения расположен рядом с выходом исполнительного механизма в качестве входного сигнала в систему управления.


Скорость приводного двигателя установлена ​​на 2000 об / мин, а нагрузка магнитно-порошкового тормоза установлена ​​на 1 Нм. Сигнал виброускорения коробки передач, собранный коллектором сигналов, показан на рисунке 15.Среди них наиболее очевидные пики виброускорения возникают при 633 Гц и 787 Гц. Все они являются частотами зацепления двух пар шестерен.


На рисунке 16 показана история управления во временной области при 2000 об / мин, а управление включается на 10-й секунде. Из диаграммы во временной области видно, что сигнал виброускорения значительно уменьшается за две секунды. Алгоритм AFPID успешно подавляет вибрацию коробки передач и имеет очевидные эффекты управления.На рисунке 15 показана диаграмма в частотной области активного контроля вибрации коробки передач с использованием различных алгоритмов, таких как классическое ПИД-регулирование и управление FxLMS. Экспериментальные результаты ясно показывают, что алгоритм AFPID имеет лучший контрольный эффект. Вибрация шестерни после управления в некоторой степени ослаблена. Вибрация на частоте 787 Гц снижена на 10 дБ. Очевидно, что вибрация на других частотах снижается.


6. Выводы

Чтобы контролировать вибрацию и шум, вызванные внутренним возбуждением системы зубчатой ​​передачи, в данной статье создается экспериментальная платформа для активного контроля вибрации системы зубчатого привода со встроенными пьезоэлектрическими приводами.Алгоритм активного управления AFPID используется для проведения экспериментального исследования активного контроля вибрации. Были сделаны следующие выводы: (1) Было обнаружено, что зубчатая передача имеет наибольшее распределение энергии вибрации на основной основной частоте и частотах гармоник. Экспериментальное исследование подтверждает правильность структуры активного контроля вибрации. (2) Благодаря сравнительному анализу в косимуляции трапециевидная функция принадлежности и решение центроида, выбранные для того, чтобы алгоритм AFPID оказал продуктивный контрольный эффект.Проведенные эксперименты показывают снижение вибрации корпуса на 10 дБ на частотах гармоник.

Доступность данных

Вибрация коробки передач с данными об отсутствии контроля, использованными для подтверждения результатов этого исследования, была депонирована в репозиторий FAIRsharing.org. Вибрация коробки передач с данными AFPID, используемыми для подтверждения результатов этого исследования, в настоящее время находится под запретом, а результаты исследований коммерциализируются. Запросы данных через 12 месяцев после публикации статьи будут рассмотрены соответствующим автором.

Конфликт интересов

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

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук (51405169).

Комплексный мониторинг коробки передач | Система 1

Для надежной работы редуктора требуется правильная металлургия и размер, отливка и механическая обработка редуктора, а редуктор должен быть надлежащим образом собран, установлен (фундамент и монтаж), выровнен, смазан и эксплуатироваться в пределах своих проектных ограничений.Проблемы с одним или несколькими из них, если их не выявить, могут привести к отказу коробки передач. Сложный отказ коробки передач может стать самой дорогостоящей проблемой для машинного поезда, не только с точки зрения затрат на ремонт / замену материалов и рабочей силы, но также с точки зрения простоев и производственных потерь. Хорошая новость заключается в том, что при возникновении проблем коробка передач обычно сообщает о неисправности посредством шума и / или вибрации.

Неисправности коробки передач возникают из-за проблем с подшипниками, роторной динамикой и зубчатым зацеплением, и проблема в одной области может перерасти в проблему в другой.Проблемы с зубчатым зацеплением могут быть неуловимыми по нескольким причинам. Многоступенчатые сложные редукторы имеют внутренние промежуточные шестерни и валы, вращающиеся с различной скоростью, и могут иметь более двух зацепляющих шестерен на ступень. В планетарных редукторах некоторые шестерни (и, следовательно, места зацепления) постоянно перемещаются относительно датчика, установленного на корпусе. Кроме того, в коробке передач могут происходить изменения скорости и / или нагрузки, которые будут изменять амплитуду вибрации, по которой определяются состояние передачи и уровни срабатывания сигнализации.

Решение Системы 1

Выявление проблем подшипников качения (REB) или жидкостных подшипников (FFB) в редукторах ничем не отличается от обнаружения проблем с другими типами машин, что достигается спектральными частотами неисправностей подшипников для REB или характеристиками формы волны радиального и осевого смещения вала и / или изменение позиции для FFB. Эти инструменты лежат в основе Системы 1 и в той или иной степени присутствуют в любой системе мониторинга состояния. С другой стороны, шестеренки требуют специальной выборки, фильтрации и встроенной аналитики для выявления ключевых показателей здоровья.Некоторые специализированные устройства защиты / мониторинга Edge имеют эти встроенные функции, но этого уровня сложности не хватает в большинстве систем защиты оборудования общего назначения. Чтобы быть эффективной, система мониторинга состояния мирового класса должна обладать широтой и гибкостью для обнаружения проблем подшипников, роторной динамики и зубчатых колес с использованием всего спектра устройств Edge для облегчения раннего обнаружения и выявления первопричин. Система 1 эволюционировала, чтобы включить возможности подключения, аналитики и визуализации для обработки множества конструкций редукторов, условий эксплуатации и потребностей пользователей.

Компонент 1: Связь

На многих промышленных предприятиях требуется единая система мониторинга состояния для работы с машинами разных типов и уровней критичности. Некоторым машинам требуется система защиты, в то время как другим требуется только сбор данных, а уровень критичности диктует разные объемы и интервалы данных. Система 1 может взаимодействовать с различными устройствами Edge, которые выдают не только динамические сигналы вибрации, но и пропорциональные значения, соответствующие условиям процесса, и дискретные входы, соответствующие рабочим состояниям.

Honda Global | X-ADV

Что делает X-ADV особенно захватывающим, так это его колеса со спицами из проволоки и большой ход подвески, которые создают впечатление, что он создан, чтобы вырвать грязь. В истинно внедорожном стиле его выхлопная система имеет направленный вверх глушитель, функциональное многопозиционное ветровое стекло, прямоугольную приборную панель и многое другое ...

Как только я смог, я сразу же бросился проверить этот красиво оформленный «дикий» и найти ответы на свой первоначальный вопрос: «Что это за новый X-ADV?»

Прежде чем перейти к обзору, давайте еще раз взглянем на систему DCT.Буквы DCT обозначают трансмиссию с двойным сцеплением, которая представляет собой систему, которая сочетает в себе почти обычную коробку передач с системой автоматического переключения передач с электронным управлением, что еще больше увеличивает привлекательность езды, поскольку не требует ручного управления сцеплением. Хотя системы DCT уже стали хорошо известными устройствами на автомобилях, установить систему DCT на мотоцикл с его ограниченным доступным пространством и разработать программу переключения передач, которая может понравиться водителям, привыкшим к механическим коробкам передач, можно было сделать только возможно благодаря передовой технологии Honda.

Благодаря системе DCT, которая физически выполняет всю работу сцепления и переключение передач, вы избавляетесь от любых опасений по поводу остановки двигателя при отпускании сцепления или возможного пропуска переключения. Стартовать на склонах также нетрудно, и при езде вдвоем обычное переключение вверх и вниз часто более плавное, чем ручное переключение многих опытных гонщиков. Когда я впервые ездил на модели DCT, я был шокирован, осознав, насколько меня отвлекала постоянная работа сцепления и передач при использовании механической коробки передач.Я катаюсь уже более 30 лет и всегда стремился стать лучшим гонщиком, но DCT серьезно задела мою гордость.

Передав управление DCT и освободившись от работы со сцеплением и переключением передач, я испытал странное чувство. Внезапно я обнаружил, что могу лучше сосредоточиться на управлении дроссельной заслонкой и точном торможении, что привело к более расслабленному состоянию ума, которое позволило мне лучше осознавать другой трафик и пешеходов. Кроме того, когда я ехал за пределами городской суеты, я мог наслаждаться пейзажем намного больше, чем на байке с механической коробкой передач.DCT наполнил мою поездку богатством и удовольствием, которых я никогда раньше не ценил.

Несмотря на то, что система DCT обеспечивает езду без стресса, это все еще 6-ступенчатая коробка передач, и я был рад обнаружить, что переключение передач вверх и вниз привело к тому же звуку выхлопа и ощущению вибрации двигателя, которые вы получаете с механической коробкой передач. Еще я заметил, что, поскольку мне не нужно было постоянно находиться в нужном положении, чтобы задействовать педаль сцепления или переключения передач, прохождение поворотов стало намного проще.

Один журналист однажды назвал DCT «агрессивной» системой, и теперь я понимаю, что он имел в виду.Я бы назвал это механизмом, который делает езду на мотоцикле более приятной.

Включая последнее обновление этой системы DCT, X-ADV теперь стоит прямо передо мной. Какой будет эта новая машина для верховой езды? Бросать ногу можно без усилий - ощущение, которое имеет много общего с обычными скутерами. Но когда вы садитесь на сиденье и тянетесь вперед, чтобы схватиться за руль, ощущение скутера быстро исчезает, вместо этого создается впечатление мотоцикла совершенно нового типа.

Оснащенный интеллектуальным ключом, для запуска X-ADV требуется только повернуть выключатель зажигания и нажать кнопку стартера, удерживая рычаг переднего тормоза. Эта современная процедура запуска и последовавший за ней мощный пульс двигателя наполнили меня чувством, что я собираюсь испытать что-то совершенно новое и мощное.

После выбора режима «D» (движение) с помощью селекторного переключателя на правом руле и затем подъема боковой подножки, просто поворот дроссельной заслонки заставил все сдвинуться с мертвой точки.Когда двигатель издал пульсирующий звук выхлопа, сцепление включилось плавно, и взлет был впечатляющим. Как и в серии NC750, здесь много крутящего момента на низких оборотах, что позволяет X-ADV быстро стартовать с конвейера при малейшем повороте дроссельной заслонки и ощущать себя больше похожим на мотоцикл, чем на скутер.

Благодаря системе CVT (бесступенчатой ​​трансмиссии), обычно используемой на скутерах, обороты двигателя имеют тенденцию повышаться до определенной точки и оставаться на этом уровне, пока скутер ускоряется.Ощущение, что сцепление долго буксует, создает впечатление, что фактическая скорость машины постоянно пытается ее догнать.

Ducati строит коробку передач MotoGP для дороги | Новости

Бесшовная трансмиссия Ducati в собранном виде выглядит довольно стандартной

Каждый мотоцикл в сетке MotoGP теперь использует трансмиссию с плавным переключением передач, которая позволяет гонщикам переключаться между передаточными числами без даже кратковременного прерывания подачи крутящего момента - и точно так же, как контроль тяги, крылышки и механизмы быстрого переключения передач перекочевали из гонки на дорогу, это неизбежно. Будущие супербайки в выставочном зале также получат бесшовную трансмиссию.

Тем не менее, в настоящее время в разработке находится пара гаечных ключей, препятствующих переходу гоночной технологии на улицу. Во-первых, каждый производитель MotoGP по-прежнему тщательно охраняет секреты своей бесступенчатой ​​трансмиссии. Во-вторых, гоночные коробки передач ужасно дороги. Но стремительный прогресс означает, что эти проблемы решаются, и вскоре мы сможем увидеть первые серийные мотоциклы, предлагающие настоящий опыт переключения передач MotoGP.

В последние годы Ducati больше, чем какая-либо другая марка, работает над тем, чтобы машины MotoGP соответствовали дорожным условиям.Он был в авангарде аэродинамической прижимной силы со своим крылатым Panigale V4 R, а с прошлого года - серийными Panigale V4 и Streetfighter V4. Сам двигатель V4 более близок к гоночному мотоциклу, чем любой из предложений его конкурентов, с коленчатым валом, вращающимся в обратном направлении, и множеством других сходств с заводскими гонщиками.

Теперь компания подала заявку на патент, в которой подробно рассматривается технология, над которой работает компания, чтобы внедрить трансмиссии с плавным переключением передач в массовое производство.

Блокируемые подшипники - здесь под номерами 105 и 107 - и сдвоенные входные валы являются ключом к плавному переключению передач в трансмиссии

Рассматриваемая трансмиссия имеет более чем мимолетное сходство с единственной бесшовной трансмиссией, которая уже находится в массовом производстве - трансмиссией Honda с двойным сцеплением DCT, которая используется с 2009 года в таких мотоциклах, как модели VFR1200, Africa Twin и NC750.

Коробка передач

Honda более ориентирована на комфорт и была бы незаконной в MotoGP, где правила специально запрещают коробки с двойным сцеплением, но она предлагает «плавное» переключение за счет эффективного объединения двух коробок передач в одну.Входной вал трансмиссии разделен на две половины: одна с шестернями 1 st , 3 и 5 шестернями, другая подшипником 2 , 4 и 6 . С отдельной муфтой для каждой половины входного вала, две передачи могут быть включены одновременно, и, манипулируя работой управляемых компьютером муфт, коробка DCT может осуществлять плавное переключение без перерыва в подаче мощности.

Система

Ducati похожа на систему Honda в том, что использует двухсекционный входной вал, но обеспечивает плавное переключение передач с помощью всего одного сцепления - так что это разрешено в MotoGP - и без необходимости в какой-либо электронике или гидравлике.Она чисто механическая, работает как обычная велосипедная коробка передач, но с возможностью идеального переключения на повышенную и понижающую передачу без прерывания передачи крутящего момента.

Как и у Honda DCT, половина входного вала '1 st /3 rd /5 th ' (нечетная) на самом деле представляет собой вал во всю длину, а вторая часть представляет собой втулку, которая скользит по нему. конец ближе к сцеплению и несет 2 , 4 и 6 (четных) передач.

Вместо того, чтобы передавать привод от двигателя непосредственно к входному валу, как на обычном велосипеде, сцепление подключается к «входной ступице», которая находится над правым концом входного вала.Он передает крутящий момент на любую из двух половин вала через два фиксируемых роликовых подшипника.

На фото выше трансмиссия в частично разобранном состоянии. Деталь с надписью «109» представляет собой разрез входной ступицы, а «107» - это фиксируемый подшипник на конце вала 2 nd /4 th /6 th (четный) и 105 - фиксируемый подшипник, который устанавливается на 1 /3 /5 (нечетный) вал. На рисунке ниже показана коробка передач в разобранном виде, с двумя ведущими валами, разделенными, чтобы вы могли видеть, как полунесущие «нечетные» шестерни работают внутри шестерни с «четными».

В разобранном виде вы можете увидеть два отдельных первичных вала трансмиссии и одинарное сцепление

Блокируемые подшипники и действующая на них входная ступица являются ключом к возможностям трансмиссии Ducati.

Когда крутящий момент передается через входную ступицу на любой из двух фиксируемых подшипников, волнистая форма внутренней части входной ступицы оказывает давление на ролики этого подшипника, блокируя их относительно входного вала и входной ступицы.Другой блокируемый подшипник свободен, позволяя другому входному валу вращаться.

Сами передачи переключаются как на обычном велосипеде, с помощью барабана переключения передач, включающего вилки переключения передач. Но в отличие от обычного мотоцикла, который может включать только одну передачу за раз, барабан переключения передач Ducati предназначен для кратковременного включения двух одновременно. Таким образом, когда вы переходите с 1 на на 2 на , он включает 2 на перед тем, как отключает 1 на . Благодаря раздельному входному валу и способу действия входной ступицы для блокировки и разблокировки фиксируемых роликовых подшипников конструкция означает, что шестерня 2 и (и «ровный» входной вал) принимает на себя привод, снимая давление с фиксируемого подшипника. на «нечетном» входном валу, чтобы его ролики могли вращаться и отсоединять вал от входной ступицы.Перемещаясь вниз по коробке, то же самое происходит в обратном порядке.

Это чисто механическая система, которая даже не добавляет огромное количество компонентов по сравнению с обычной коробкой передач, и в результате, как говорится в собственном патентном документе Ducati, «можно реализовать цельный механизм коробки передач, интегрированный в традиционную коробку передач, подходит как для массового производства, так и для гонок ».

На изображении выше показана трансмиссия с 5 передачами и 6 , включенными на короткое время одновременно

Вам действительно нужна бесшовная коробка передач по дороге на работу или в магазин? Конечно нет.Не больше, чем нужны аэродинамические крылышки или двигатель мощностью 200 л.с. Однако на любом типе трека использование бесшовной коробки обещает стать самостоятельным, а система Ducati намного проще - и, следовательно, более компактна и легче - чем Honda DCT, которая добавляет 10 кг на каждый мотоцикл, на который она установлена ​​в его нынешнем виде. Коробке Ducati не хватает способности конструкции Honda управлять кнопками или в автоматическом режиме, при этом требуется точно такая же работа ногой, как и для обычной трансмиссии, но для гонщиков, которые хотят еще больше приблизиться к реальным ощущениям от MotoGP, это, возможно, плюс. а не недостаток.

Хотя наличие патента само по себе далеко не является конкретным доказательством того, что какой-либо дизайн будет запущен в производство, интригует то, что Ducati использовала в своем документе фотографии реальной трансмиссии, а не только чертежи. Это явно то, что Ducati разработала, по крайней мере, до стадии рабочего прототипа, и решила, что конструкция работает достаточно хорошо, чтобы ее можно было патентовать.

Диагностика неисправностей коробки передач

Роберт Скейрик

В более ранних сообщениях Роберт Скейрик из Emerson подчеркнул, как технология анализа ударов PeakVue может обеспечить раннее предупреждение о выходе из строя подшипников вовремя для планирования и планирования технического обслуживания до того, как произойдет незапланированный простой.Эта аналитика помогает управлять ключевыми показателями эффективности (KPI) для повышения общей надежности.

Я наткнулся на недавно опубликованный технический документ «Подтверждение неисправности коробки передач с использованием формы волны и технологии PeakVue», в которой освещается еще одна проблема с вращающимся оборудованием, которую может помочь определить эта диагностика в сочетании с анализом формы волны временного ряда.

Дефекты коробки передач не могут проявляться повторяющимися, периодическими дефектами, такими как дефекты шариковых подшипников. Анализ вибрации во временной области помогает получить информацию, выходящую за рамки обычного частотно-спектрального анализа.

Вот некоторая информация о тематическом исследовании из официального документа:

Данные, собранные на коробке передач, указывают на неисправность коробки передач. Обычная форма волны вибрации показывала лишь немного более высокие уровни ударов за один оборот, однако в этой форме волны PeakVue присутствует пик более 19 G.

Далее в техническом документе рассказывается, как временная осциллограмма показывает сильное воздействие один раз за каждый оборот и как это может указывать на проблему с шестерней, такую ​​как сломанный или отсутствующий зуб.Если смотреть с графиком круговой формы волны, это дает:

… очередное подтверждение сломанного зуба. Событие 1 X TS смещает форму волны круговой автокорреляции с вероятностью, равной единице (или близкой к единице) в верхней мертвой точке (ВМТ) кругового графика.

Прочтите краткий технический документ, чтобы увидеть кривые того, как проблема внутри коробки передач была обнаружена и подтверждена после разборки и осмотра. Для тех, кто находится здесь, в Северной Америке, в начале августа в Ноксвилле, штат Теннесси, в Ноксвилле, штат Теннесси, пройдет трехдневный курс, а в декабре - еще один.Курс:

… разработан для повышения квалификации специалистов по вибрационным технологиям и инженеров по надежности в области анализа форм сигналов. Есть несколько причин, по которым специалисты по анализу вибрации хотят понимать и использовать анализ формы волны, поскольку некоторые существенные дефекты лучше анализировать во временной области. Временная область обеспечивает визуальное подтверждение увеличения и уменьшения амплитуды. Анализ формы сигнала во времени может представить в статическом изображении вариации амплитуды и изменения частот, которые БПФ не может отобразить без использования множественной (динамической) графики.Кроме того, форма волны графически представляет точные пиковые амплитуды вибрации, отражающие серьезность дефекта.

Посетите раздел PeakVue Technology for Machinery Analysis на сайте Emerson.com, чтобы узнать больше об этих аналитических технологиях и о том, как они помогают повысить производительность, надежность и общую эффективность оборудования (OEE). Вы также можете связаться и взаимодействовать с экспертами по техническому состоянию оборудования в группе Asset Management в сообществе Emerson Exchange 365 и / или на конференции Emerson Exchange 23-27 сентября в Нэшвилле.

Что такое трансмиссия с двойным сцеплением и как она работает?

Несмотря на, несомненно, очень умную и сложную конструкцию, коробка передач с двойным (или двойным) сцеплением (DCT) пользуется неоднозначной репутацией среди водителей и не достигла уровня повсеместности, о котором многие думали.

Находясь где-то посередине между автоматической и механической коробкой передач, простейший способ описать их работу заключается в том, что они представляют собой механическую коробку передач с автоматическим управлением, которая достигается за счет использования двух сцеплений.

Отказавшись от гидротрансформатора обычной автоматической коробки передач, они используют традиционные методы переключения передач, как в механической коробке передач, но затем разделяют эту передачу на два выходных вала, чтобы позволить потоку мощности переключаться между ними невероятно быстро.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Также называемая коробкой передач с прямым переключением передач (DSG), большинство производителей автомобилей имеют свои собственные версии или версии, но выборочно используют их в своих моделях автомобилей, причем группа Volkswagen больше всего инвестирует в их внедрение.

Как и многие «новые» разработки для автомобилей, трансмиссия с двойным сцеплением - это идея, которая существовала в течение значительного времени, прежде чем, наконец, была введена в употребление, будучи экспериментированной до Второй мировой войны.

Его реализация должна была подождать до 80-х годов, и именно Porsche в конечном итоге стал первым крупным последователем, работающим над своей собственной версией с 60-х годов.

Porsche 956, выпущенный в 1983 году, удостоился чести быть первым, в котором он был представлен, а их сложность и дороговизна позволили им по большей части оставаться в сфере автоспорта и суперкаров высокого класса.

Пространство также было значительным ограничением. Электроника, необходимая для компьютеризированного модуля управления, еще не достигла уровня миниатюризации современности, поэтому была довольно крупной и занимала ценное место в моторном отсеке.

Только в 2003 году серийный дорожный автомобиль был оснащен трансмиссией DCT в Volkswagen Mk4 Golf R32.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Целью DCT является уменьшение промежутка между переключениями передач до минимума, а преимущества заключаются в улучшении характеристик и топливной экономичности.

Чем меньше времени затрачивается на переключение мощности во время разгона, тем быстрее автомобиль может разгоняться - и за счет сокращения времени, затрачиваемого на отключение мощности во время переключения передач в целом, тем лучше будет экономия топлива, поскольку мощность двигателя не будет потрачена впустую.

Переключение передач на DCT теперь может измеряться в миллисекундах, это быстрее, чем это может сделать любой водитель, и при этом сохраняются преимущества механической коробки передач перед автоматической.

Эти молниеносные изменения достигаются за счет прогнозирования следующей необходимой передачи на основе таких факторов, как скорость ускорения или замедления, текущая скорость движения и частота вращения двигателя.

Это позволяет компьютеру уже включить прогнозируемую передачу до того, как будет произведено изменение.

ОПЕРАЦИЯ

Если вы уже не знакомы с принципом работы DCT, вы, вероятно, уже задаетесь вопросом, как этот тип трансмиссии может иметь две разные передачи одновременно, не взрываясь шрапнелью.

Подсказка кроется в названии, но это только описание части процесса. Да, есть два сцепления, но просто наличие дополнительного сцепления на самом деле не объясняет, как трансмиссия может выбирать более одной передачи одновременно.

Двойные муфты расположены концентрически - это означает, что одно находится в пределах окружности другого, что очень важно, что позволяет им обоим работать на одном первичном валу.

Однако входной вал, соединенный с обоими муфтами, представляет собой не один вал, а два, причем один из них находится внутри другого и позволяет каждой муфте контактировать и воздействовать на другую.

Шестерни разделены поперечным сечением входного вала по нечетным и равным частям, что позволяет трансмиссии переключаться между ними по мере ускорения и замедления автомобиля - предварительно выбирая каждую передачу на входном валу, противоположном той, которая включена.

Сами шестерни больше не включаются чисто механически за счет уровня передачи, а вместо этого приводятся в действие вилками переключения, приводимыми в действие поршнями, которые при необходимости включаются и отключаются.

Когда вы переключаете передачи, уровень передачи сигнализирует этим поршням, чтобы они приводили в действие синхронизаторы на выбранной передаче, а не сами механически включали их.

На этой упрощенной схеме вы можете увидеть, как входной вал разделен на две части посредством полого вала, причем один проходит через другой, и оба управляются переключением двойного сцепления между ними.

Шестерни работают как обычная синхронизирующая трансмиссия, за счет использования синхронизаторов для соединения шестерен с выходными валами.

Проведение линии от синей муфты слева, вдоль входного вала до первой передачи на первом выходном валу, а затем, продолжая движение по выходу коробки передач, дает вам первую передачу.

Пока это происходит, компьютер решает, какое снаряжение вам понадобится в следующий раз. Если вы ускоряетесь, он почти наверняка выберет вторую передачу и подключит эту передачу к другой половине входного вала, чтобы она была готова, как только вы захотите переключиться на вторую.

При переключении муфты переключаются, и мощность передается на серую часть входного вала, проводя линию вдоль и вниз на вторую передачу и далее на выход коробки передач, как и раньше.

Между двумя передачами есть небольшое перекрытие при включении и выключении сцепления, но переключение происходит невероятно быстро, между двумя скоростями почти нет разрыва, что создает впечатление почти плавного переключения передач.

Это очень сложная система, но не без проблем и недоброжелателей.

ПРОБЛЕМЫ

Система действительно сталкивается с проблемами при переходе со стационарной скорости на очень медленную, когда происходит задержка включения первой передачи, но водитель все еще нажимает педаль акселератора в ожидании подачи мощности. Как только система догонит и включит передачу, автомобиль будет ускоряться в соответствии с частотой вращения двигателя - и если водитель дал ему слишком много мощности, это может заставить автомобиль неожиданно рвануть вперед.

Эта проблема может быть в значительной степени связана с незнанием системы, но другие жалобы более непосредственно связаны с ее механическими процессами - хотя это обычно актуально для более ранних моделей DCT / DSG.

К ним относятся необходимость ждать, пока система переключит понижающую передачу при быстром замедлении, поскольку она не может пропускать передачи из-за попеременного метода работы между входными валами; и проблемы с движением задним ходом в гору, когда система может запутаться, выбрав следующую передачу.

Как и в любой системе, постоянное усовершенствование и усовершенствование устраняют проблемы и улучшают работу, и это могло бы иметь место здесь, если бы учесть время разработки. Тем не менее, это уже может быть написано на стене, поскольку некоторые производители автомобилей уже поставили под сомнение будущее сложных трансмиссий.

Достижения, достигнутые в технологии автоматических трансмиссий, сократили разрыв между DCT / DSG, и, учитывая, что автоматические коробки передач уже продаются в большем количестве по сравнению с ручными, мы вполне можем увидеть в ближайшем будущем время, когда механические трансмиссии полностью прекратят свое существование, оставив их на усмотрение энтузиастов.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Вы можете помочь разорвать цепочку передачи данных

ГД: Я все еще очень обеспокоен самоуспокоенностью многих людей - людей, которые думают, что то, что произошло в Ухане, Китае или Италии, не может произойти здесь.Трудно увидеть, как люди в Великобритании и США не воспринимают проблему всерьез и не подвергают риску себя и других.

Но люди тоже могут сделать так много из-за экспоненциального роста числа случаев во время вспышки.

BH: Поучительно сравнить то, что произошло в Ухане, и то, что произошло в Гуанчжоу. В Ухане они закрылись, когда у них было 495 случаев заболевания в городе размером примерно с Нью-Йорк. В соседнем Гуанчжоу, напротив, они приняли меры, когда было семь случаев.Кривая эпидемии в Гуанчжоу была полностью управляемой. Как мы все знаем, в Ухане было абсолютно…

HJ: Катастрофически.

BH: Это привело к кризису в больницах. И вот что действительно важно: пик спроса на услуги интенсивной терапии пришелся примерно на месяц после введения ограничений.

Верно, вот и мы, все в некоторой степени жестко дистанцируемся или укрываемся дома. Когда наступит пик? В течении месяца?

BH: Может быть, через месяц, может быть и дольше.Я хочу быть осторожным, чтобы не попасть в пучину сложного моделирования или прогнозов. Вместо этого я хочу сказать следующее: мы знаем, что это вирус, способный сделать то же, что и с Ухань, и то, что он сейчас делает в Италии и Испании, и то, что он почти наверняка будет делать в Великобритании, штат Вашингтон, приближается. при сильной нагрузке. Учитывая то, на что мы знаем, на что способен вирус, мы должны готовиться к нему сейчас.

HJ: Мы должны были готовиться несколько месяцев назад.

И как долго будут действовать ограничения.Когда это закончится? Отчет , выпущенный в понедельник моделистами из Имперского колледжа Лондона, предполагает, что нас ждут очень долго.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *