Якщо порівнювати поршневу машину або серієсний електромотор з двигуном внутрішнього згоряння, його здатність пристосовуватися до зміни зовнішнього навантаження не так вже й велика. Через це обставини на автомобілях встановлюються коробки передач, що забезпечують необхідні тягові зусилля на провідних колесах в будь-яких режимах пересування.
Основні завдання коробки передач
За рахунок коробки передач машина здатна рухатися як на малій швидкості, так і на максимальній. Також з'являється можливість регулювання швидкості в порівняно великому діапазоні, ніж в тому, який забезпечується двигуном. Потрібно відзначити, що саме КП дає можливість транспортному засобу рухатися заднім ходом на стоянці і при пересуванні накатом. Крім цього вона від'єднує двигун від ведучих коліс при пуску.
Зараз коробки передачі для вантажних авто розробляються з гарантією необхідних динамічних і економічних властивостей. До переваг варто віднести:
· Малі габарити і вага;
За способом зміни передавальних чисел КП можуть бути:
У другому випадку передавальне число змінюється за допомогою гідротрансформатора, хоча у випадку з легкими машинами можливе використання воротарів. Що стосується спеціальних шасі, тут мається на увазі робота об'ємного гідроприводу. Наприклад, на концептуальних машинах зустрічаються екзотичні конструкції, які, звичайно, не потрапляють в експлуатацію. Коробки передач можуть оснащуватися нерухомими або обертовими осями валів або їх комбінацією.
Автоматизація КП
Останнім часом виробники вантажівок звертають більше уваги на автоматизацію процесу перемикання передач. Якщо вантажна машина працює в міських умовах, то така автоматизація пом'якшує працю водія і позитивно позначається на безпечному пересуванні. Якщо розглядати магістральний транспорт, то автоматична коробка передач значно збільшує ефективність перевезень, так як відбувається оптимізація взаємодії двигуна з трансмісією.
Альтернативний варіант
Так як автоматичні трансмісії коштують не дешево, пропонується більш доступний варіант - це напівавтоматичні коробки передач, не оснащені гидротрансформатором. Подібні вироби позбавляють водія від самої енергоємні операції з переключення передачі, від вичавлюючи зчеплення і від перемикання, зводиться до заїдання. Існують нові конструкції, наприклад, Volvo I-Shift, вони працюють за принципом повного автомата з гидротрансформатором. Варто відзначити, що у всіх випадках мається на увазі ісполеніі механічної коробки.
Відмінності східчастих коробок від безступінчатих виробів
Перші КП мають великий ККД, тому вони по конструкції простіше другого виду. Також для їх виробництва не потрібні великі витрати і вони піддаються автоматизації управління. Саме ступінчасті коробки найчастіше встановлюються на вантажних машинах.
Необхідні динамічні і економічні параметри авто досягаються при правильному виборі діапазону передавальних чисел в КП, а також за рахунок кількості передач і ретельного підбору передавального числа в кожній такій передачі.
Діапазон - це приватне, отримане від ділення передавальних чисел низькою і високою передачі. Даний діапазон повинен бути більше, ніж дорожні умови, при яких експлуатується вантажна машина, при цьому питома потужність двигуна повинна бути менше.
Так як комерційні машини працюють переважно в місті, встановлюються сучасні коробки передач з діапазоном передавальних чисел 5-8. У випадку з магістральними тягачами і вантажними авто з підвищеною прохідністю цей діапазон повинен складати 10-20. У коробках передач механічного типу для вантажних машин діапазон буде варіюватися від 5-ти до 16-ти.
Збільшення ступенів передач
За рахунок збільшення числа передач в коробці буде забезпечуватися краще використання потужності двигуна. Також з'являється можливість меншої витрати палива, підвищити середню швидкість пересування. Все це призводить до збільшення продуктивності машини і зниження вартості перевезення. Потрібно відзначити, що при збільшенні числа передач в КП ускладнюється і стає важчим її конструкція, збільшуються розміри і, відповідно, ціна агрегату. Крім усього цього привід управління коробкою стає складніше.
Використання механічного приводу
При такому приводі значно важче швидко і безпомилково перемикати передачі прямого ходу. Шість передач - це саме те число, яке на сьогоднішній день при ручному перемиканні вважається граничним. Якщо збільшити дане число, потрібно буде ускладнювати привід або встановлювати додаткову КП з незалежним приводом, що практикується досить рідко.
Колись в КП для вантажівок часто застосовувалася «прискорена» вища передача, що має передавальне відношення 0,7-0,8. Існувала думка, що це сприяє повному використанню потужності двигуна, зниження сумарного числа оборотів коленвала і економії палива. Але цей ефект виявився сумнівним, так як даказано зниження ККД, тому від таких КП незабаром відмовилися. Така дія також провокував зростання питомої потужності двигуна вантажного авто.
Фактори, що впливають на ККД
До важливих факторів, які надають дію на ККД східчастих КП варто віднести вірний вибір кінематичний схеми. Саме від неї залежить кількість пар зубчастих коліс, які перебували в зачепленні на момент передачі. Також велике дію надає частота обертання, що передається потужність, ефективність мастила системи, точність виробництва зубчастих коліс з деталями картера.
На вантажні машини найчастіше встановлюють 3-х вальні коробки з прямою передачею, яка виходить при з'єднанні первинного вала з вторинним валом. За розміщення ведучого і веденого вала КП можуть бути співісними і Неспіввісність. Другі переважно зустрічаються на передньопривідних вантажних машинах.
механічні КП
Більшість таких КП виробляються з нерозгалуженими силовими потоками. Таким чином, при кожному включенні зубчасте зачеплення проходить через весь потік потужності. Крім цього можуть зустрічатися коробки, де потік потужності розділяється на дві або три гілки. У таких виробах більше зубчастих коліс, що мають менший розмір. В результаті зменшуються моменти інерції з окружними швидкостями. Використання подібних схем можна обгрунтувати бажанням збільшити термін експлуатації трансмісії при значній переданої потужності.
багатоступінчасті трансмісії
Механізми створюються на базі 4-х, 5-ти або 6-ти східчастих трёхвальних коробок, при цьому мається на увазі приєднання додаткової коробки. Як правило, вона має тільки дві передачі, а також забезпечує подвоєння передач.
Якщо використовувати 3-х ступінчасту додаткову коробку, можна потроїти число передач основного механізму. У тому чи іншому випадку водій застосовує всі два органу управління - базовий і додатковий.
Якщо в додатковій коробці передавальне число нижньої передачі велике, і є можливість збільшити діапазон хоча б в два рази, то такий механізм можна назвати демультіплікатором.
У тому випадку, коли додаткова коробка не сприяє збільшенню загального діапазону, при цьому функціонує як «половинка» між передачами основної коробки, її доцільно називати «подільником». В результаті вона ділить вже існуючий діапазон на деяке число ступенів. На сьогоднішній день часто до базових коробкам пристиковують дві допоміжні, вона спереду, інша - ззаду. Тоді перша буде демультіплікатором, а друга - дільником.
конструкція подільника
Такий механізм має порівняно просту конструкцію з мінімальною кількістю зубчастих коліс. ККД КП з подільником майже не відрізняється від ККД основної коробки, оскільки зберігається кількість зубчастих зачеплень, які передають силовий потік. Якщо передбачається передня установка, недолік буде полягати в збільшенні крутного моменту на вході основного механізму. Така особливість робить агрегат більш потужним і важким. Незважаючи на це цілком реально вирішити цю проблему, встановлюючи дільник ззаду. Але в такому випадку потрібно залишити місце для демультиплікатора. Його встановлювати спереду не можна через значне передавального числа низькою передачі.
Демультиплікатор великого діапазону може використовуватися для розширення всього діапазону багатоступінчастої КП. Також його можна застосовувати для одночасного зменшення діапазону основний коробки. Тільки в цій ситуації зменшується уніфікація основного механізму і коробки з редуктором, оскільки знижений діапазон не дає можливості застосовувати її без демультиплікатора.
Незважаючи на це, знижується крутний момент на другому валу основної коробки, а сам пристрій буде виконано в більш компактній і легкій формі. Слід також зазначити, що ущільнюється ряд передавальних чисел, а це в свою чергу сприяє полегшенню роботи синхронізаторів (їх можна встановлювати на всі передачі), це ж стосується і перемикання передач. Поряд з цим ККД трансмісії падає на 3-4 відсотка при роботі на низькій передачі. Якщо в демультиплікаторами використовувати планетарні ряди,