Бесступенчатые передачи

Реферат по дисциплине «Автомобили» на тему:

Бесступенчатые передачи

Выполнил:

Проверил:

Волгоград, 2011

Содержание

Введение…………………………………………………………………..….3

1)                 Типы коробок переключения передач……………………………...4

2)                 Типы и виды бесступенчатых передач………………………….…..8

3)                 Гидродинамическая передача……………………………………….9

4)                 Гидростатические передачи………………………………..….……11

5)                 Фрикционные бесступенчатые передачи……………………....…..13

6)                 Вариаторная передача…………………………………………..…..15

Заключение……..…………………………………………………..……….20

Приложение…………………………………………………………..…..…..21

Список используемой литературы…………………………..………..…….28

Введение

Общепринятые сегодня ступенчатые коробки передач имеют врожденный, заложенный в них конструктивно недостаток: набор фиксированных передаточных чисел лишь усредненно может отражать весь спектр постоянно меняющихся внешних условий. Даже при простом прямолинейном разгоне по ровной дороге на каждой из ступеней двигателю сначала приходится преодолевать внешнюю нагрузку (в данном примере – силу инерции), передача может оказаться более высокой, чем нужно, затем передача оказывается уже более низкой, чем требуется. «Точность» передач можно повышать, увеличивая количество ступеней в коробке, что ограничено прежде всего физически. К тому же при этом от «усредненности» избавиться все равно не удастся. Поэтому для постоянного «попадания в нужный момент» передаточное число должно не «скакать», а «плавать», для чего ступени из трансмиссии необходимо исключить. Для этого и вводятся в автомобиль и в другие транспортные средства, бесступенчатые передачи.

Типы коробок переключения передач

Современные машины могут оснащаться одним из четырех видов коробок передач – автоматической, механической, вариаторной или роботизированной.

Механическая коробка переключения передач с ручным переключением состоит из нескольких шестеренок. Изменение передаточного числа осуществляется через введение их в зацепление в разных сочетаниях. К преимуществам данной коробки надо отнести низкую цену, простоту, высокий КПД, наименьший расход топлива и высокую динамику по сравнению с остальными коробками. К недостаткам относят неудобство управления, особенно при езде по городу.

Автоматическая коробка переключения – это планетарная КПП с автоматическим переключением. Планетарная передача выглядит как нескольких шестерен, называемых сателлитами или планетарными шестеренками, которые вращаются вокруг солнечной (или центральной) шестерни. Фиксируются планетарные шестерни при помощи водила. Помимо этого, дополнительная кольцевая (внешняя) шестерня имеет внутреннее зацепление со всеми планетарными шестернями. Сателлиты, которые закреплены на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни (подобно планетам вокруг Солнца), а внешняя шестерня вращается вокруг сателлитов. Разные передаточные отношения достигаются через фиксацию различных деталей по отношению друг к другу. В современных коробках передач используют несколько планетарных передач для получения лучшего диапазона передаточных чисел.

К преимуществу автоматической коробки передач следует отнести, прежде всего, комфорт и удобство управления. АКПП могут изменять передачи на полной мощности мотора, что практически неосуществимо в механических коробках. К плюсам «автомата» также добавляют плавность хода во время переключения, при трогании с места отсутствие откатывания, увеличенный ресурс, защищенность деталей трансмиссии и мотора от поломок и перегрузок из-за неправильного включения передач.

Недостаток АКПП: обычно это более низкий КПД, более высокая цена, а также стоимость обслуживания и ремонта, ухудшение динамических качеств машины, повышенный расход топлива, задержки при переключении передачи. Однако из года в год эксплуатационные свойства автоматических коробок передач улучшаются, а число поклонников «автоматов» уверенно растет.

Вариатор – это бесступенчатая коробка передач. Главные его детали - два раздвижных шкива и ремень, который их соединяет, в сечении он имеет трапециедальную форму. Если сдвинуть половинки ведущего шкива, они вытолкнут наружу ремень - следовательно, увеличится радиус шкива, по которому работает ремень, а также повысится и передаточное отношение. А если две половинки ведомого шкива,  раздвинуть, то ремень провалиться глубже и будет работать по меньшему диаметру, в результате передаточное отношение уменьшится. Если два шкива находятся промежуточном положении, то такую передачу называют прямой. Вместо ремня бывает, применяется набранный из металлических пластин ремень или цепь, однако принцип действия от этого не меняется. Для трогания машины с места используется небольшой гидротрансформатор или обычное сцепление, которое после начала движения вскоре блокируется. Электронная система из датчиков, блока управления и сервоприводов осуществляет управление дисками шкивов.

Главное преимущество вариатора является то, что мотор постоянно работает в оптимальном режиме. Как плюсы вариатора, которые нельзя оспорить (по сравнению с «автоматом») выступают: динамичный разгон, более плавный ход и экономичность. По конструкции вариатор проще, в отличие от обычного «автомата». Однако по сравнению с «механикой» вариаторы имеют меньшую динамику и экономичность.

Основной минус вариатора - это его несовместимость с мощными моторами из-за недолговечности и слабости ремней. Ограничивают применение бесступенчатой трансмиссии также и потребность в дополнительных механизмах для режимов заднего хода и трогания с места, большой вес, дорогой ремонт и обслуживание, а также высокая стоимость.

В последние годы произошел настоящий прорыв, и теперь практически все ведущие фирмы оснащают вариатором свои серийные автомобили. Активно строят машины с бесступенчатой трансмиссией Honda, Nissan и Audi, на подходе Mercedes, Ford, Toyota и даже на такой простой автомобиль, как Opel Vectra, с 2002 года стали устанавливать вариатор.

Роботизированная коробка, зачастую это простая механическая коробка передач. Для передачи крутящего момента от мотора к трансмиссии также используется «сухое» стандартное однодисковое сцепление. Отличие состоит в том, что процессы переключения передач и выключения-включения сцепления автоматизированы. Коробка такого типа облегчает процесс управления машиной, освобождая от необходимости задумываться о том, какая именно передача нужна в данный момент и о необходимости ее переключения. К преимуществам роботизированной коробки можно отнести экономичность, невысокую стоимость и большой вес.

Однако данный тип коробки передач имеет и некоторые существенные недостатки. В первую очередь это касается плавности переключения, которая далека от идеала. Передачи будут переключаться с заметной задержкой, а в режиме «газ до упора» появляются рывки и толчки при переключениях. Ручной режим также не спасает, сцеплением ведь по-прежнему управляет электроника. В четкости переключений роботизированная коробка уступает даже простой автоматической. «Роботу» к тому же, свойственен небольшой откат при старте. Подобные коробки зачастую ставят на дешевые модели авто.

Более совершенный вид коробок – это роботизированная коробка с двойным сцеплением. В таком виде коробки передач одно сцепление включает нечетные, а другое - четные передачи. При езде крутящий момент будет передан по одному сцеплению (диск сомкнут). Вместе с тем диск второго сцепления разомкнут, однако в самой коробке передача уже включена. Когда электроника начинает «чувствовать», что надо переключаться на следующую передачу, то первый диск просто разомкнется, а второй синхронно сомкнется. Это обеспечивает непрерывный поток мощности от мотора к колёсам и позволяет избавиться от рывков при переключениях, что нельзя достичь с обычной механической коробкой с одним сцеплением. Режим переключения – как автоматический, так и ручной. С технической точки зрения автоматизированный переход от передачи к передаче дело не дешевое, однако, по экономичности данный вид коробки передач превосходит даже механику.

Типы и виды бесступенчатых передач

Бесступенчатая передача, механизм для плавного изменения передаточного числа, т. е. отношения частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого. Применяется в транспортных машинах, станках, приборах и т.д. Бесступенчатое регулирование скорости по сравнению со ступенчатым повышает производительность машин, облегчает автоматизацию и даёт возможность управления на ходу. Бесступенчатая передача — часть вариатора, который состоит из одной или нескольких бесступенчатых передач и устройств, обеспечивающих их функционирование. Различают бесступенчатые передачи электрические и механические.

В зависимости от вида передающих звеньев механические бесступенчатые передачи бывают с жидким рабочим звеном (гидравлические), с гибким (ремённые и цепные) и с жёстким звеньями. По характеру работы бесступенчатые передачи с гибким и жёстким звеньями делятся на фрикционные (трения) и зацепления, непрерывного действия и импульсные. Термин "Бесступенчатые передачи" обычно применяют к механическим передачам с гибким и жёстким звеньями.

Электрические бесступенчатые передачи, выполняемые по системе генератор — двигатель, применяют в транспортных машинах и для др. целей при передаче значительных мощностей.

Гидравлические бесступенчатые передачи бывают гидростатические (или объёмного действия) и гидродинамические. Для уменьшения частоты вращения при постоянном вращающем моменте и сравнительно низком кпд служат муфты скольжения — гидродинамические и др.

Гидродинамическая передача

Гидродинамическая передача, механизм для бесступенчатого изменения передаваемого от двигателя крутящего момента или частоты вращения вала машины-орудия; рабочий процесс гидродинамической передачи осуществляется за счёт работы лопастных насоса и турбины. Гидродинамическая передача была предложена в начале 20 в. в виде соосно расположенных центробежного насоса и турбины, сближенных таким образом, что их колёса образуют торообразную полость, заполненную рабочей жидкостью — маловязким маслом или водой. Побудителем движения жидкости является насос, колесо которого соединено с двигателем; энергия, полученная жидкостью от насоса, передаётся турбиной приводимой машине.

Гидродинамическая передача только с двумя колёсами — насосным и турбинным (рис.1), имеет равные на обоих валах крутящие моменты и называют гидродинамической муфтой (гидромуфтой). В номинальном режиме частота вращения турбинного вала гидромуфты на 1,5—4% меньше частоты вращения вала насоса; кпд гидромуфты составляет 95—98%.

Гидротрансформаторы имеют три лопаточных колеса (насосное, направляющего аппарата и турбинное) или более. Они бывают с одно- или многоступенчатой турбиной. В последнем случае удаётся расширить область изменения частоты вращения вторичного вала и получить большее увеличение крутящего момента на турбинном колесе по отношению к моменту на валу насоса в режиме страгивания, т. е. когда турбинный вал полностью остановлен (у трёхступенчатых турбин до 12:1). Гидродинамические передачи допускают регулирование крутящего момента за счёт изменения заполнения их рабочей полости. Этот способ широко применяется для регулирования гидромуфт. Чтобы уменьшить падение кпд в гидротрансформаторах, регулирование ведут поворотом лопастей рабочих колёс. В некоторых конструкциях гидротрансформаторов предусматривается отключение направляющего аппарата, что обращает механизм в гидромуфту — это турбинная насосная комплексная передача. Гидродинамические передачи строятся с передаточным отношением от 0,6 до 6 и кпд 0,86—0,92. Раздельная Гидродинамическая передача, т. е. отдельно расположенные насос и турбина, соединённые трубами, позволяет произвольно размещать турбину относительно двигателя, дробить мощность двигателя между несколькими потребителями и, наоборот, суммировать мощность нескольких двигателей для привода одной машины. Несмотря на то, что кпд раздельных Гидродинамических передач составляет 65—70%, они находят всё большее применение в тех случаях, когда приводимая машина должна размещаться в месте, где невозможно или затруднено обслуживание: приводы буровых установок, насосы топливных систем летательных аппаратов, насосы химических установок и др.

Наибольшее применение гидродинамические передачи, как автоматически действующие бесступенчатые передачи, нашли в трансмиссиях автомобилей, на тепловозах, в судовых силовых установках, приводах питательных насосов и дымососов ТЭЦ. Мощность приводимых через гидромуфты насосов ТЭЦ доходит до 25000 квт.

Гидростатические передачи

Гидростатическая (объёмная) передача, механизм для передачи механической энергии и преобразования движения за счёт гидростатического напора жидкости. По кинематике различают гидростатические передачи возвратно-поступательного, возвратно-поворотного и вращательного движения. Начало промышленного применения гидростатической передачи можно отнести к 1795, когда был изобретён гидравлический пресс. В конце 19 — начале 20 вв. гидростатическая передача начала применяться на судах военно-морского флота для поворота орудийных башен. К 1920—30 относится начало применения объемных гидропередач в металлорежущих станках. Гидропередача объёмная состоит из объёмного насоса (ведущее звено), объёмного гидравлического двигателя, резервуара для рабочей жидкости и магистральных трубопроводов, иногда вместо насоса используется гидроаккумулятор или другой источник гидростатического напора. Рабочая жидкость (минеральное масло или синтетическая жидкость) засасывается насосом в его рабочие камеры и затем нагнетается вытеснителями в рабочие камеры гидравлического двигателя (гидромотора или гидроцилиндра). С помощью гидростатической передачи обеспечивается бесступенчатое регулирование скоростей на ходу с малой инерционностью и автоматическим предохранением от перегрузок; самосмазываемость гидростатические передачи способствует долговечной работе. Сложные кинематические схемы объемной гидропередачи собираются на базе изготовляемых серийно нормализованных гидроузлов. Компактность объемной гидропередачи достигается за счёт работы на давлении до 35 Мн/м2 (350 кгс/м2), а в гидропрессах — до 70 Мн/м2 (700 кгс/см2). Мощность гидропередачи объёмной до 3000 квт, диапазон регулирования 1:1000. Гидрообъемные передачи входят в состав объёмного гидропривода машин. По виду регулирования различают гидростатические передачи объёмного, ступенчатого и дроссельного регулирования. В гидростатических передачах вращательного движения с объёмным регулированием (рис. 2) жидкость из рабочих камер 1 регулируемого объёмного насоса 2 нагнетается поршнями-вытеснителями 3 в рабочие камеры гидромотора 4. Из гидромотора рабочая жидкость сливается в резервуар 5, откуда снова засасывается насосом. Регулирование скорости гидромотора осуществляется изменением объёмов рабочих камер насоса и гидромотора при помощи червячных передач, приводимых вручную маховиками 6. При этом изменяется угол наклона шайбы 7, а, следовательно, и ход поршней-вытеснителей 3.