Трансмиссия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Трансми́ссия (силовая передача) — в машиностроении совокупность сборочных единиц и механизмов, соединяющих двигатель (мотор) с ведущими колёсами транспортного средства (автомобиля) или рабочим органом станка, а также системы, обеспечивающие работу трансмиссии. В общем случае трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам (рабочему органу), изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения. В автомобилях часть трансмиссии (сцепление и коробка передач) входит в состав силового агрегата.

Совокупность агрегатов, соединяющих мотор с рабочим органом станка

Состав[править | править вики-текст]

В состав трансмиссии автомобиля входят:

В состав трансмиссии гусеничных машин (например, танка) в общем случае входят:

Основные требования[править | править вики-текст]

Ременная трансмиссия от локомобиля к сельскохозяйственной машине
Редукторы и карданные валы в трансмиссии от водяного колеса
Электромеханическая трансмиссия для бензиново-гибридных автомобилей Toyota Prius и Lexus CT200h

К трансмиссиям транспортных средств предъявляются следующие требования:

  • обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
  • простота и лёгкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
  • высокая надёжность работы в течение длительного периода эксплуатации;
  • малые масса и габаритные размеры агрегатов;
  • простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
  • высокий КПД;
  • в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.

Классификация трансмиссий[править | править вики-текст]

По способу передачи и трансформирования момента трансмиссии делятся на механические, гидромеханические и электромеханические.

Механические трансмиссии[править | править вики-текст]

Механические трансмиссии — (простые и планетарные) в коробках передач содержат лишь шестерёнчатые и фрикционные устройства. Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия (КПД), компактности и малой массе, надёжности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя. Большое время на переключение передач рычагом усложняет управление машиной. Поэтому спортивные автомобили, снабжённые механической трансмиссией, оборудуют электронными переключателями передач (подрулевыми лепестками, кнопками на руле и пр.) и коробками передач со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.

Применение механических трансмиссий характерно для советского танкостроения (простые механические — Т-55, Т-62; планетарные с гидросервоуправлением — Т-64, Т-72, Т-80).

Гидромеханические трансмиссии[править | править вики-текст]

Гидромеханические трансмиссии имеют гидромеханическую коробку передач, в состав которой входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор, комплексная гидропередача) и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надёжности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидротрансформатора. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты моторно-трансмиссионного отделения. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Гидромеханические трансмиссии получили широкое распространение в западном танкостроении — М1 «Абрамс» (США), «Леопард-2» (ФРГ). В трансмиссиях этих танков использованы не только гидродинамические передачи в основном приводе, но и гидростатические (гидрообъёмные) передачи в дополнительном приводе для осуществления поворота. Из работающей на постсоветском пространстве железнодорожной техники гидромеханическую передачу имеет, например, дизель-поезд венгерского производства Д1.

Гидравлические трансмиссии[править | править вики-текст]

Гидравлическими трансмиссиями в транспортной технике называются трансмиссии, где переключения выполняются не механически, а гидравлическими аппаратами, так как чисто гидравлические трансмиссии встречаются весьма редко. В такой трансмиссии имеется коробка передач с первичным и вторичным валами и несколькими парами зубчатых колёс, как и в обычной КПП, но включение нужной пары в работу выполняет не кулачковая или фрикционная муфта, а гидромуфта или гидротрансформатор, заполняемый для включения передачи. Достоинство такой трансмиссии — совершенно безударное включение передач и отсутствие механических муфт, ненадёжно работающих при передаче больших моментов (например, на тепловозах), недостаток — необходимость установки отдельной гидромуфты (весьма громоздкого аппарата) на каждую передачу.

Из-за перечисленных особенностей гидропередача используется в основном на ЖД-технике. Из отечественных типов техники гидропередачу имеют, например, маневровые тепловозы ТГМ4 и ТГМ6, дизель-поезд ДР1.

Гидростатические трансмиссии[править | править вики-текст]

Гидромашина с наклонным блоком трансмиссии асфальтового катка

В гидростатической (гидрообъёмной) трансмиссии для передачи мощности используются аксиально-плунжерные гидромашины. Достоинства такой трансмиссии — малые габариты машин, малая масса и отсутствие механической связи между ведущим и ведомым звеньями трансмиссии, что позволяет разносить их на значительные расстояния и придавать большое число степеней свободы. Недостаток гидрообъёмной передачи — значительное давление в гидролинии и высокие требования к чистоте рабочей жидкости.

Гидростатическая передача используется на дорожно-строительных машинах (особенно катках — из-за необходимости обеспечивать очень большое передаточное число, а также зачастую приводить вальцы с торца, построение механической передачи затруднено), как вспомогательная — на тепловозах, авиационной технике (благодаря малой массе и возможности размещать мотор далеко от насоса), металлорежущих станках.

Электромеханические трансмиссии[править | править вики-текст]

Электромеханическая трансмиссия состоит из электрического генератора, тягового электродвигателя (или нескольких), электрической системы управления, соединительных кабелей. Основным достоинством электромеханических трансмиссий, является обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги, а также отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электротрансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы.

Недостатком, препятствующим широкому распространению электрических трансмиссий, являются относительно большие габариты, масса и стоимость (особенно если используются электрические машины постоянного тока), сниженный КПД (по сравнению с чисто механической). Однако, с развитием электротехнической промышленности, массовым распространением асинхронного, синхронного, вентильного, индукторного и др. видов электрического привода, открываются новые возможности для электромеханических трансмиссий.

Такие трансмиссии применяются в тепловозах, карьерных самосвалах, некоторых морских судах, тракторах, самоходных механизмах, военной технике — на танках ЭКВ (СССР) и немецких военных машинах «Фердинанд» и «Мышонок»), автобусах (которые с таким видом трансмиссии правильнее называются теплоэлектробус, например ЗИС-154).

Устройство и работа автоматической коробки перемены передач (АКПП)[править | править вики-текст]

Автоматическая трансмиссия (или автоматическая коробка переключения передач) переключает передачи самостоятельно в зависимости от скорости автомобиля и обеспечивает водителю приятные и комфортные условия для вождения автомобиля. От водителя лишь требуется вручную выбрать направление движения машины: вперёд или назад.

Отдельно выделяют роботизированную трансмиссию, где разъединение сцепления и переключение передач также происходит автоматически, но отсутствует механизм плавного переключения передач — гидротрансформатор. Зачастую такая трансмиссия — обычная механическая КПП с дисковым сцеплением, но все действия выполняются сервоприводами, в результате водителю нет нужды выполнять сложные манипуляции с рычагом КПП и согласованно действовать сцеплением. Такая трансмиссия называется секвентальной коробкой передач, может иметь автоматический и ручной режимы (в ручном водитель просто нажимает рычаг переключения передач в положение «–» или «+», повышая или понижая передачу). Например, на автомобилях BMW такая трансмиссия называется SMG — sequential manual gearbox, секвентальная ручная коробка передач.

Фрикционный торовый вариатор

Пока наиболее эффективным (с точки зрения плавного изменения коэффициента редукции) считается вариатор. Но использование в нём резинового ремня возможно лишь с агрегатами небольшой мощности (например, скутеры). Компания Audi разработала вариатор с металлическим ремнем в виде многорядной цепи. Однако, ввиду большой стоимости, трансмиссия такого легкового автомобиля оказалась неконкурентоспособной, и обычно применяется вариатор другой конструкции — ведущий и ведомый диски имеют на торцах ручьи сферического профиля (при сложении обоих дисков образующие тор), по которым обкатываются обрезиненные ролики, оси вращения которых проходит через ось вращения дисков, но могут наклоняться, либо становясь перпендикулярно оси вращения дисков, либо отклоняться в ту или иную сторону. Это — торовый вариатор.

Если оси дисков и роликов перпендикулярны, то ролик катится по ручьям обоих дисков по равноудалённым от оси путям на обоих дисках, то есть проходит одинаковые пути на обоих дисках — вариатор работает как прямая передача. Если наклонить оси вращения роликов так, что точка пересечения осей уйдёт в сторону ведомого диска, то по ручью ведущего ролики будут бежать по меньшему радиусу, а по ручью ведомого — по большему, а так как пути они проходят одинаковые по обоим дискам, то на один оборот ведущего придётся меньше одного оборота ведомого — передача будет понижающей. Если наклонить оси в обратную сторону — передача станет повышающей.

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач и состоит из следующих основных частей:

  • насосное колесо или насос (pump);
  • плита блокировки гидротрансформатора (lock-up piston);
  • турбинное колесо или турбина (turbine);
  • статор (stator);
  • обгонная муфта (one-way clutch).

Гидротрансформатор работает по принципу передачи движения через слой жидкости. Степень связи насосного колеса с турбинным можно плавно изменять. Этим занимается автоматика. Минусом такого устройства являются большие потери на перемешивание жидкости (низкий КПД), что не даёт возможности использовать его непосредственно в качестве основного редуктора, а лишь в качестве жидкостной муфты сцепления.

Техническое обслуживание трансмиссии[править | править вики-текст]

Основные признаки неисправности:

  • пробуксовывание;
  • неполное выключение;
  • рывки во время движения с места;
  • шум в сцеплении во время движения;
  • заедание педали;
  • подтекание жидкости в соединениях привода сцепления.

Пробуксовывание сцепления может происходить из-за:

  • ограничения свободного хода педали вследствие неправильного регулирования или износа фрикционных накладок;
  • износ фрикционных накладок ведомого диска.

При этом крутящий момент от двигателя передаётся не полностью, ухудшается разгон автомобиля, замедляется трогание с места, а в случае большого пробуксовывания автомобиль остаётся неподвижным, даже если передача включена и педаль сцепления отпущена.

Чтобы устранить неисправность, надо проверить свободный ход по центру площадки педали: он должен составлять 35-45 мм на автомобилях «Москвич», 26-38 мм на автомобилях ЗАЗ, 26-35 мм на автомобилях ВАЗ и 12-28 мм на автомобиле ГАЗ-24. Свободный ход создаётся прежде всего благодаря зазору между вилкой выключения сцепления и нажимной муфтой выжимного подшипника, то есть идентично перемещению педали вплоть до начала прогиба пружины диафрагмы (на автомобилях ВАЗ и «Москвич») или до начала сжимания витых пружин (ЗАЗ, ГАЗ-24).

См. также[править | править вики-текст]

Источники информации[править | править вики-текст]

  • Чобиток В. А., Данков Е. В., Брижинев Ю. Н. и др. Конструкция и расчет танков и БМП. Учебник. — М.: Военное издательство, 1984
  • Анатомия автомобиля: Трансмиссия
  • Устройство тепловоза ТГМ6А — М., «Транспорт», 1980

Ссылки[править | править вики-текст]