Устройството и принципът на действие на скоростната кутия

За да се движи автомобил по пътя, не е достатъчно да имате мощен и ефективен двигател под капака. Въртящият момент от коляновия вал трябва по някакъв начин да се предаде на задвижващите колела на автомобила.

За тази цел е създаден специален механизъм - скоростна кутия. Помислете за неговата структура и предназначение, както и за това как различните KP модификации се различават.

Предназначението на скоростната кутия

Накратко, скоростната кутия е проектирана да предава въртящ момент от силовия агрегат към задвижващите колела. Предавателната кутия също преобразува скоростта на коляновия вал, така че водачът да може да ускори колата, без да върти двигателя до максимални обороти.

Този механизъм е съобразен с параметрите на двигателя с вътрешно горене, за да се максимизира целият ресурс на двигателя, без да се повредят частите му. Благодарение на трансмисията машината може да се движи както напред, така и назад.

Всички съвременни автомобили имат трансмисия, която ви позволява временно да деактивирате твърдото свързване на коляновия вал с задвижващите колела. Това позволява на колата да работи на празен ход, например, леко се приближава към светофара. Този механизъм също ви позволява да не изключвате двигателя, когато колата спира. Това е необходимо за презареждане на батерията и за работа с допълнително оборудване, като климатик.

Всяко търговско предложение трябва да отговаря на следните изисквания:

• Осигурете сцепление на автомобила и икономичен разход на гориво в зависимост от мощността и обема на двигателя;
• Лесна употреба (водачът не трябва да се разсейва от пътя, когато променя скоростта на превозното средство);
• Не вдигайте шум по време на работа;
• Висока надеждност и ефективност;
• Минимални размери (колкото е възможно в случай на мощни превозни средства).

Устройство на скоростната кутия

През цялата история на автомобилната индустрия този механизъм постоянно се модернизира, поради което днес има голямо разнообразие от трансмисии, които имат много съществени разлики.

Устройството на всяка скоростна кутия включва:

• Жилище. Той съдържа всички необходими части, които осигуряват свързването на двигателя към задвижващия вал, от който въртенето се предава на колелата.
• Резервоар за нефт. Тъй като в този механизъм частите влизат в контакт помежду си при голямо натоварване, смазването осигурява тяхното охлаждане и създава маслен филм, който предпазва от преждевременно износване на зъбните колела.
• Механизъм за предаване на скоростта. В зависимост от вида на кутията, механизмът може да включва валове, набор от зъбни колела, планетарна предавка, преобразувател на въртящия момент, фрикционни дискове, ремъци и ролки.

Класификация на KP

Има няколко параметъра, по които се класифицират всички полета. Има шест такива знака. Във всеки от тях въртящият момент се подава към задвижващото колело по свой собствен принцип и има различен метод за избор на предавка.

По метода на предаване на енергийния поток

Тази категория включва следните KP:

• Механична скоростна кутия. При тази модификация, отбиването на мощността се извършва чрез задвижване на зъбното колело.
• Скоростна кутия с коаксиални валове. Въртенето се предава и чрез зъбно колело, само че елементите му са направени в конична или цилиндрична форма.
• Планетарни. Въртенето се предава чрез планетарен комплект зъбни колела, чиито зъбни колела са разположени в една равнина.
• Хидромеханични. При такава трансмисия се използва механична трансмисия (предимно планетарен тип) заедно с преобразувател на въртящия момент или течно съединение.
• ППО. Това е тип скоростна кутия, която не използва стъпкова трансмисия. Най-често такъв механизъм работи заедно с течно съединение и ремъчна връзка.

По броя на основните валове със зъбни колела

Когато се класифицират редукторите по броя на валовете, те се разграничават:

• С два вала и едностепенна предавка на оста. В тези трансмисии няма директно задвижване. Най-често такива модификации могат да бъдат намерени в автомобилите с предно предаване. Някои модели с монтирани отзад двигатели също имат подобна кутия.
• С три вала и двустепенна предавка на оста. В тази категория има версии с коаксиални и некоаксиални валове. В първия случай има директно предаване. В напречно сечение той има по-малки размери и малко по-голяма дължина. Такива кутии се използват в автомобилите със задно предаване. Втората подкатегория няма пряко предаване. По принцип тази модификация се използва в превозни средства с пълно задвижване и трактори.
• С множество валове. В тази категория скоростни кутии валовете могат да имат последователен или непоследователен номер на зацепване. Тези редуктори се използват главно в трактори и металорежещи машини. Това позволява повече предавки.
• Без валове. Такива пунктове не се използват в обикновения транспорт. Сред такива модели има коаксиални и несравнени версии. Те се използват главно в резервоари.

Класификация на планетарните редуктори

Планетарните скоростни кутии са разделени според следните параметри:

• Две, три, четири или повече степени на свобода, когато всички фрикционни елементи са изключени;
• Типът на планетарната предавка, използван в механизма, е епицикличен (основната коронка има вътрешно или външно разположение на зъбите).

Чрез метод на контрол

В тази категория има такива полета:

• Ръчно. При такива модели водачът избира желаната предавка. Има два вида ръчни скоростни кутии: превключването се извършва от усилията на водача или чрез серво задвижване. И в двата случая управлението се извършва от човек, само втората категория на скоростната кутия има серво устройство. Той получава сигнал от водача и след това настройва избраната предавка. Машините най-често използват хидравлично серво задвижване.
• Автоматично. Електронният блок за управление определя няколко фактора (степента на натискане на газта, натоварването, идващо от колелата, скоростта на коляновия вал и др.) И въз основа на това определя кога да се включи предавка за нагоре или надолу.
• Робот. Това е електромеханична кутия. При него предавките се включват в автоматичен режим, само устройството му е като това на обикновената механика. Когато роботизираната трансмисия работи, водачът не участва в превключване на предавките. Контролният блок сам определя кога да включи коя предавка. В този случай превключването става почти неусетно.

По броя на предавките

Тази класификация е най-простата. В него всички кутии са разделени на броя на предавките, например четири, пет шест и т.н. Тази категория включва не само ръчни, но и автоматични модели.

Видове предаване

Най-честата класификация е по типа на самата кутия:

• Механика. При тези модели изборът на предавки и превключването се извършва изцяло от водача. По същество това е скоростна кутия с няколко вала, която работи чрез зъбно колело.
• Машина. Тази трансмисия работи в автоматичен режим. Изборът на подходяща предавка се извършва въз основа на параметрите, които се измерват от системата за управление на скоростната кутия.
• Роботът е вид механична скоростна кутия. Дизайнът на тази модификация практически не се различава от конвенционалната механика: той има съединител и зъбните колела са включени чрез свързването на съответната предавка на задвижвания вал. Само управлението на скоростите се управлява от компютъра, а не от водача. Предимството на такава трансмисия е възможно най-плавното превключване.

Специфични за дизайна скоростни кутии

В допълнение към известните трансмисии, уникални модификации могат да се използват и в превозни средства. Този тип кутии имат специфичен дизайн и заедно с това собствен принцип на действие.

Bezvalnaya KP

Трансмисиите, които не използват валове с пълен набор от зъбни колела, се наричат ​​без валове. В своя дизайн те имат няколко реда зъбни колела, разположени в две успоредни оси. Зъбните колела са свързани чрез заключване на съединителите.

Зъбните колела са разположени на два вала. Две от тях са фиксирани плътно: на водача е инсталиран на първия ред, а на последователя - на последния. Междинните зъбни колела, разположени върху тях, могат да играят ролята на водещи или задвижвани, в зависимост от генерираното предавателно отношение.

Тази модификация позволява да се увеличи коефициентът на предаване и в двете посоки. Друго предимство на такова предаване е увеличеният обхват на мощността на кутията. Един от най-сериозните недостатъци е задължителното присъствие на спомагателна автоматична система, с помощта на която се извършват смяна на предавките.

Несинхронизирана скоростна кутия

Друг тип специфични кутии е несинхронизиран или такъв, в чийто дизайн не е предвидено наличието на синхронизатори. Това може да бъде постоянен тип мрежа или тип приспособление за приплъзване.

За да смени предавката в такава кутия, водачът трябва да притежава определено умение. Той трябва да може самостоятелно да синхронизира въртенето на зъбни колела и съединители, като определя времето за преход от предавка към предавка, както и да изравнява скоростта на въртене на коляновия вал с ускорителя. Професионалистите се отнасят към тази процедура като пребазиране или двойно изстискване на съединителя.

За да извърши плавно превключване, водачът трябва да има опит в работата с такива механизми. Подобен тип трансмисия е инсталиран в американски трактори, мотоциклети, понякога в трактори и спортни автомобили. При съвременните несинхронизирани трансмисии съединителят може да бъде пропуснат.

Скоростна кутия

Cam кутиите са един вид несинхронизиран модел. Разликата е във формата на окото на зъбите. За да се подобри ефективността на скоростната кутия, се използва правоъгълна форма или гърбичен профил на зъбите.

Такива кутии са много шумни, поради което се използват в леки превозни средства главно на състезателни автомобили. По време на състезанието не се обръща внимание на този фактор, но в обикновена кола такава трансмисия няма да даде възможност да се насладите на возенето.

Последователна KP

Последователната скоростна кутия е вид трансмисия, при която понижаването или превключването се извършва изключително с една стъпка. За да направите това, се използва дръжка или крачен превключвател (на мотоциклети), който ви позволява да премествате предавката в кошницата само едно положение наведнъж.

Автоматична скоростна кутия като Tiptronic има подобен принцип на действие, но само имитира действието на тази трансмисия. Класическата последователна скоростна кутия е инсталирана в автомобили F-1. Скоростта на превключване в тях се извършва с помощта на лостови превключватели.

Предселективна CP

В класическата версия предселективната скоростна кутия изискваше предварителна селекция на следващата предавка, преди скоростната кутия да премине на нея. Често изглеждаше така. Докато колата се движеше, водачът постави следващата предавка на селектора. Механизмът се подготвяше за превключване, но го направи по команда, например след натискане на съединителя.

Преди това такива скоростни кутии са били използвани във военно оборудване с несинхронизирана, безвалова или планетарна трансмисия. Такива модификации на кутиите улесняват работата със сложни механизми, докато не бъдат разработени синхронизирани механични и автоматични кутии.

В момента се използва кутия за предварителен избор, но тя по-често се нарича трансмисия с двоен съединител. В този случай компютърът сам подготвя прехода към желаната скорост, като предварително свързва подходящ вал с предавката, включена към неподвижния диск. Друго име за този тип в съвременния дизайн е робот.

Избор на скоростна кутия. Какво е по-добре

Много от изброените скоростни кутии се използват само на специално оборудване или в металообработващи машини. Основните скоростни кутии, които се използват широко в леките превозни средства, са:

• Ръчна скоростна кутия. Това е най-простият вид предаване. За да може ротационното движение да се предава от силовия агрегат към вала на редуктора, се използва кош за съединител. С натискане на педала водачът изключва задвижващия вал на кутията от двигателя, което му позволява, без да навреди на механизма, да избере предавка, подходяща за дадена скорост.
• Автоматична скоростна кутия. Въртящият момент от двигателя се подава чрез хидравлична трансмисия (преобразувател на въртящия момент или течно съединение). Работната течност действа като съединител в механизма. Той задвижва, като правило, планетарна скоростна кутия. Цялата система се управлява от електронен контролен блок, който анализира данните от много сензори и съответно избира предавателното число. Сред автоматичните кутии има много модификации, които използват различни схеми на работа (в зависимост от производителя). Има дори автоматични модели с ръчно управление.
• Роботизирана трансмисия. Тези KP също имат свои собствени разновидности. Има електрически, хидравлични и комбинирани видове. По дизайн роботът в основата си прилича на ръчна скоростна кутия, само че е с двоен съединител. Първият подава въртящ момент от двигателя към задвижващите колела, а вторият автоматично подготвя механизма за включване на следващата предавка.
• CVT трансмисия. В обща версия вариаторът се състои от две ролки, които са свързани помежду си с колан (един или повече). Принципът на действие е следният. Ролката се раздалечава или срязва, което кара ремъка да се премести към елемент с по-голям или по-малък диаметър. От това предавателното число се променя.

Ето таблица за сравнение на всеки тип кутия с техните предимства и недостатъци.

Тип кутия:	Принцип на действие	достойнство	Ограничения
Ръчна скоростна кутия	Ръчно превключване, синхронизирано предаване.	Проста структура, евтина за ремонт и поддръжка, спестява гориво.	Един начинаещ трябва да свикне със синхронизираната работа на педала на съединителя и газта, особено при потегляне на хълм. Не всеки може веднага да включи правилната предавка. Изисква плавно използване на съединителя.
Автоматична трансмисия	Хидравличната помпа създава налягането на работната течност, която задвижва турбината и която предава въртенето на планетарната предавка.	Шофирайте удобно. Не изисква намеса на водача в процеса на превключване на предавките. Сменя предавките, като се възползва максимално от целия ресурс на двигателя. Елиминира човешкия фактор (когато водачът случайно включи първата скорост вместо третата). Превключва плавно предавките.	Високи разходи за поддръжка. Масата е по-голяма от тази на ръчната трансмисия. В сравнение с предишния тип трансмисия, това ще доведе до по-голям разход на гориво. Ефективността и динамиката са по-ниски, особено при спортен стил на шофиране.
Робот	Двойният съединител ви позволява да подготвите следващата предавка за включване по време на шофиране. Най-често четните предавания са обвързани с едната група, а странните - с другата. Вътрешно подобно на механична кутия.	Максимална плавност на превключване. Не изисква намеса на водача в работния процес. Икономичен разход на гориво. Висока ефективност и динамика. Някои модели имат възможност за избор на режим на работа.	Сложността на механизма води до неговата ниска надеждност, честа и скъпа поддръжка. Лошо толерира тежките пътни условия.
вариатор (CVT)	Въртящият момент се предава с помощта на преобразувател на въртящия момент, както при автоматична машина. Превключването на предавките се извършва чрез преместване на ролката на задвижващия вал, която избутва ремъка в желаното положение, което увеличава или намалява предавателното отношение.	Превключване без дръпвания, по-динамично в сравнение с конвенционален автоматик. Позволява малко икономия на гориво.	Не се използва в мощни силови агрегати, тъй като трансмисията е ремъчна. Високи разходи за поддръжка. Изисква правилната работа на сензорите, от които се получава сигнал за работата на ППО. Лошо толерира тежките пътни условия и не обича тегленето.

При вземането на решение за вида на трансмисията е необходимо да се изхожда не само от финансовите възможности, но повече да се съсредоточи върху това дали тази кутия е подходяща за автомобила. Не е за нищо, че производителите от завода сдвояват всеки захранващ блок с определена кутия.

Ръчната скоростна кутия е по-подходяща за активен водач, който разбира тънкостите на високоскоростното управление на автомобила. Машината е по-подходяща за тези, които обичат комфорта. Роботът ще осигури разумен разход на гориво и е адаптиран за премерено шофиране. За любителите на най-безпроблемната работа на машината е подходящ вариатор.

По отношение на техническите спецификации е невъзможно да се посочи перфектната кутия. Всеки от тях е добър в своите условия и със специфични шофьорски умения. В един случай е по-лесно за начинаещ да започне с експлоатация на различни автоматични трансмисии; в друг е за предпочитане да развие умението да използва механика.

Въпроси и отговори:

Как работи скоростната кутия? Ръчната скоростна кутия се състои от набор от предавки, които образуват различни предавателни числа. Автоматичната скоростна кутия е оборудвана с преобразувател на въртящия момент и шайби с променлив диаметър (вариатор). Роботът е аналог на механиката, само с двоен съединител.

Какво има вътре в скоростната кутия? Вътре във всяка скоростна кутия има задвижващ вал и задвижван вал. В зависимост от вида на кутията на валовете се монтират или шайби, или зъбни колела.