Urządzenie i zasada działania skrzyni biegów

Aby samochód poruszał się po drogach, nie wystarczy mieć pod maską mocny i wydajny silnik. Moment obrotowy z wału korbowego musi w jakiś sposób zostać przeniesiony na koła napędowe pojazdu.

W tym celu powstał specjalny mechanizm - gearbox. Rozważ jego strukturę i cel, a także różnice między różnymi modyfikacjami KP.

Przeznaczenie skrzyni biegów

Krótko mówiąc, skrzynia biegów jest zaprojektowana tak, aby przenosić moment obrotowy z jednostki napędowej na koła napędowe. Przekładnia przekształca również prędkość obrotową wału korbowego, dzięki czemu kierowca może przyspieszyć samochód bez uruchamiania silnika do maksymalnych obrotów.

Mechanizm ten jest dopasowany do parametrów silnika spalinowego w celu maksymalizacji pełnego zasobu silnika bez uszkadzania jego części. Dzięki przekładni maszyna może poruszać się zarówno do przodu, jak i do tyłu.

Wszystkie nowoczesne samochody mają skrzynię biegów, która pozwala tymczasowo wyłączyć sztywne połączenie wału korbowego z kołami napędowymi. Dzięki temu samochód może pracować na biegu jałowym, na przykład delikatnie zbliżając się do sygnalizacji świetlnej. Ten mechanizm pozwala również nie wyłączać silnika, gdy samochód się zatrzymuje. Jest to konieczne, aby naładować baterię i obsługiwać dodatkowy sprzęt, taki jak klimatyzator.

Każda oferta handlowa musi spełniać następujące wymagania:

• Zapewniają przyczepność samochodu i ekonomiczne zużycie paliwa w zależności od mocy i objętości silnika;
• Łatwość obsługi (kierowca nie powinien odwracać uwagi od jezdni podczas zmiany prędkości pojazdu);
• Nie hałasuj podczas pracy;
• Wysoka niezawodność i wydajność;
• Minimalne wymiary (jak najwięcej w przypadku pojazdów o dużej mocy).

Urządzenie skrzyni biegów

W całej historii motoryzacji mechanizm ten był stale unowocześniany, dzięki czemu dziś istnieje szeroka gama przekładni, które mają wiele istotnych różnic.

Urządzenie każdej skrzyni biegów obejmuje:

• Mieszkaniowy. Zawiera wszystkie niezbędne części, które zapewniają połączenie silnika z wałem napędowym, z którego obrót jest dostarczany do kół.
• Zbiornik ropy. Ponieważ w tym mechanizmie części stykają się ze sobą pod dużym obciążeniem, smarowanie zapewnia ich chłodzenie i tworzy film olejowy, który chroni koła zębate przed przedwczesnym zużyciem.
• Mechanizm transmisji prędkości. W zależności od rodzaju skrzyni mechanizm może obejmować wałki, zestaw kół zębatych, przekładnię planetarną, przemiennik momentu obrotowego, tarcze cierne, pasy i koła pasowe.

Klasyfikacja KP

Istnieje kilka parametrów, według których klasyfikowane są wszystkie pola. Jest sześć takich znaków. W każdym z nich moment obrotowy przekazywany jest na koło napędowe według własnej zasady i ma inną metodę wyboru biegów.

Metodą przenoszenia mocy

Ta kategoria obejmuje następujące KP:

• Mechaniczna skrzynia biegów. W tej modyfikacji przystawkę odbioru mocy wykonuje przekładnia zębata.
• Skrzynia biegów z współosiowymi wałami. Obrót jest również przenoszony przez przekładnię, jedynie jej elementy są wykonane w kształcie stożka lub walca.
• Planetarny. Obrót jest przenoszony przez zestaw przekładni planetarnych, których koła zębate znajdują się w jednej płaszczyźnie.
• Hydromechaniczne. W takiej przekładni stosuje się przekładnię mechaniczną (głównie typu planetarnego) w połączeniu z przemiennikiem momentu obrotowego lub sprzęgłem hydraulicznym.
• CVT. Jest to rodzaj skrzyni biegów bez przekładni stopniowej. Najczęściej taki mechanizm współpracuje ze sprzęgłem hydraulicznym i połączeniem pasowym.

Według liczby głównych wałów z kołami zębatymi

Klasyfikując skrzynie biegów według liczby wałów, wyróżnia się:

• Z dwoma wałkami i jednostopniową przekładnią osi. W tych transmisjach nie ma bezpośredniej transmisji. Najczęściej takie modyfikacje można znaleźć w samochodach z napędem na przednie koła. Niektóre modele z silnikami montowanymi z tyłu mają również podobną skrzynkę.
• Z trzema wałami i dwustopniową przekładnią osi. W tej kategorii dostępne są wersje z wałkami współosiowymi i nie współosiowymi. W pierwszym przypadku występuje bezpośrednia transmisja. W przekroju ma mniejsze wymiary i nieco większą długość. Takie skrzynki są używane w samochodach z napędem na tylne koła. Druga podkategoria nie ma bezpośredniej transmisji. Zasadniczo ta modyfikacja jest stosowana w pojazdach z napędem na wszystkie koła i ciągnikach.
• Z wieloma wałkami. W tej kategorii skrzyń biegów wały mogą mieć sekwencyjną lub niesekwencyjną liczbę załączeń. Te przekładnie są stosowane głównie w ciągnikach i obrabiarkach. Pozwala to na więcej biegów.
• Bez wałków. Takie punkty kontrolne nie są używane w zwykłym transporcie. Wśród takich modeli są wersje współosiowe i nie wyrównane. Stosowane są głównie w zbiornikach.

Klasyfikacja przekładni planetarnych

Przekładnie planetarne są podzielone według następujących parametrów:

• Dwa, trzy, cztery lub więcej stopni swobody, gdy wszystkie elementy cierne są odłączone;
• Rodzaj przekładni planetarnej zastosowanej w mechanizmie jest epicykliczny (korona główna ma wewnętrzne lub zewnętrzne ustawienie zębów).

Metodą kontrolną

W tej kategorii znajdują się takie pudełka:

• Podręcznik. W takich modelach kierowca wybiera żądany bieg. Istnieją dwa rodzaje manualnych skrzyń biegów: zmiana biegów jest wykonywana przez kierowcę lub poprzez serwomechanizm. W obu przypadkach sterowanie wykonuje osoba, tylko druga kategoria skrzyni biegów posiada serwomechanizm. Otrzymuje sygnał od kierowcy, a następnie ustawia wybrany bieg. Maszyny najczęściej wykorzystują hydrauliczny napęd serwo.
• Automatyczny. Elektroniczna jednostka sterująca określa kilka czynników (stopień wciśnięcia pedału przyspieszenia, obciążenie pochodzące od kół, prędkość obrotową wału korbowego itp.) I na ich podstawie samodzielnie ustala, kiedy należy włączyć bieg w górę lub w dół.
• Robot. To jest skrzynka elektromechaniczna. W nim biegi są włączane w trybie automatycznym, tylko jego urządzenie jest podobne do zwykłej mechaniki. Gdy automatyczna skrzynia biegów działa, kierowca nie bierze udziału w zmianie biegów. Jednostka sterująca sama określa, kiedy należy włączyć bieg. W takim przypadku przełączanie następuje prawie niezauważalnie.

Według liczby biegów

Ta klasyfikacja jest najprostsza. W nim wszystkie pola są podzielone przez liczbę biegów, na przykład cztery, pięć sześć i tak dalej. Ta kategoria obejmuje nie tylko modele ręczne, ale także automatyczne.

Rodzaje skrzyni biegów

Najczęstszą klasyfikacją jest rodzaj samego pudełka:

• Mechanika. W tych modelach za wybór i zmianę biegów odpowiedzialny jest wyłącznie kierowca. Zasadniczo jest to skrzynia biegów z kilkoma wałkami, która działa za pośrednictwem przekładni.
• Maszyna. Ta skrzynia biegów działa w trybie automatycznym. Dobór odpowiedniego przełożenia odbywa się na podstawie parametrów mierzonych przez system sterowania skrzynią biegów.
• Robot to rodzaj mechanicznej skrzyni biegów. Konstrukcja tej modyfikacji praktycznie nie różni się od konwencjonalnej mechaniki: ma sprzęgło, a koła zębate są włączane poprzez połączenie odpowiedniego koła zębatego na napędzanym wale. Komputer steruje tylko zmianą biegów, a nie kierowcą. Zaletą takiej przekładni jest możliwie płynna zmiana biegów.

Specjalne skrzynie biegów

Oprócz znanych skrzyń biegów w pojazdach można zastosować również unikalne modyfikacje. Tego typu skrzynki mają określoną konstrukcję, a wraz z nią własną zasadę działania.

Bezvalnaya KP

Przekładnie, które nie używają wałów z pełnym zestawem kół zębatych, nazywane są bezwałowymi. W swojej konstrukcji mają kilka rzędów kół zębatych umieszczonych w dwóch równoległych osiach. Koła zębate są połączone poprzez blokowanie sprzęgieł.

Koła zębate są umieszczone na dwóch wałach. Dwa z nich są mocno zamocowane: na przewodzie jest zainstalowany w pierwszym rzędzie, a na niewolniku - w ostatnim. Znajdujące się na nich przekładnie pośrednie mogą pełnić rolę przednich lub napędzanych w zależności od generowanego przełożenia.

Ta modyfikacja umożliwia zwiększenie transmisji w obu kierunkach. Kolejną zaletą takiej przekładni jest zwiększony zakres mocy skrzynki. Jedną z najpoważniejszych wad jest obowiązkowa obecność pomocniczego systemu automatycznego, za pomocą którego dokonuje się zmiany biegów.

Niezsynchronizowana skrzynia biegów

Innym rodzajem konkretnych skrzynek jest skrzynka niezsynchronizowana lub taka, która nie ma w swojej konstrukcji synchronizatorów. Może to być stały typ siatki lub typ przekładni ślizgowej.

Aby zmienić bieg w takiej skrzyni, kierowca musi mieć określone umiejętności. Musi umieć samodzielnie zsynchronizować obroty kół zębatych i sprzęgieł, określić czas przejścia z biegu na bieg, a także wyrównać prędkość obrotową wału korbowego za pomocą pedału przyspieszenia. Specjaliści określają tę procedurę jako ponowne osadzenie lub podwójne ściśnięcie sprzęgła.

Aby zapewnić płynną zmianę biegów, kierowca musi mieć doświadczenie w obsłudze takich mechanizmów. Podobny typ przekładni jest instalowany w amerykańskich traktorach, motocyklach, czasem w traktorach i samochodach sportowych. W nowoczesnych niezsynchronizowanych skrzyniach biegów można pominąć sprzęgło.

Przekładnia krzywkowa

Cam boxy to rodzaj niezsynchronizowanego modelu. Różnica polega na kształcie zazębiających się zębów. Aby poprawić wydajność skrzyni biegów, zastosowano prostokątny kształt lub profil krzywkowy zębów.

Takie pudła są bardzo hałaśliwe, dlatego stosuje się je w lekkich pojazdach głównie w samochodach wyścigowych. Podczas zawodów na ten czynnik nie zwraca się uwagi, ale w zwykłym samochodzie taka skrzynia biegów nie zapewni możliwości cieszenia się jazdą.

Sekwencyjne KP

Sekwencyjna skrzynia biegów to rodzaj skrzyni biegów, w której zmiana biegu na niższy lub wyższy jest wykonywana wyłącznie w jednym kroku. Do tego służy uchwyt lub włącznik nożny (w motocyklach), który pozwala na przesuwanie przekładni w koszu tylko o jedną pozycję na raz.

Automatyczna skrzynia biegów jak Tiptronic ma podobną zasadę działania, ale tylko imituje działanie tej skrzyni. Klasyczna sekwencyjna skrzynia biegów jest montowana w samochodach F-1. Prędkość przełączania w nich odbywa się za pomocą łopatek zmiany biegów.

Preselective CP

W wersji klasycznej preselektywna skrzynia biegów wymagała wstępnego doboru kolejnego biegu przed przełączeniem na niego skrzyni biegów. Często tak wyglądało. Podczas jazdy kierowca wrzucił kolejny bieg na selektor. Mechanizm przygotowywał się do zmiany biegów, ale robił to na polecenie, np. Po wciśnięciu sprzęgła.

Wcześniej takie skrzynie biegów były używane w sprzęcie wojskowym z niezsynchronizowaną, bezwałową lub planetarną przekładnią. Takie modyfikacje skrzynek ułatwiły obsługę złożonych mechanizmów do czasu opracowania zsynchronizowanych skrzynek mechanicznych i automatycznych.

Obecnie używana jest skrzynka preselekcji, ale jest ona częściej określana jako dwusprzęgłowa skrzynia biegów. W takim przypadku sam komputer przygotowuje przejście na żądaną prędkość, łącząc wcześniej odpowiedni wał z kołem zębatym włączonym do odblokowanego dysku. Inną nazwą tego typu w nowoczesnym designie jest robot.

Wybór skrzyni biegów. Co lepsze?

Wiele z wymienionych skrzyń biegów jest używanych tylko w specjalistycznym sprzęcie lub w obrabiarkach. Główne skrzynie biegów, które są szeroko stosowane w lekkim transporcie, to:

• Ręczna skrzynia biegów. To najprostszy rodzaj transmisji. Aby ruch obrotowy był przenoszony z zespołu napędowego na wał skrzyni biegów, zastosowano kosz sprzęgła. Kierowca wciskając pedał odłącza wał napędowy skrzyni od silnika, co pozwala mu na dobranie odpowiedniego dla danej prędkości biegu bez szkody dla mechanizmu.
• Automatyczna skrzynia. Moment obrotowy z silnika jest dostarczany przez przekładnię hydrauliczną (przemiennik momentu obrotowego lub sprzęgło hydrauliczne). Płyn roboczy działa jak sprzęgło w mechanizmie. Z reguły napędza przekładnię planetarną. Cały system jest kontrolowany przez elektroniczną jednostkę sterującą, która analizuje dane z wielu czujników i odpowiednio dobiera przełożenie. Wśród automatycznych skrzynek jest wiele modyfikacji wykorzystujących różne schematy działania (w zależności od producenta). Istnieją nawet modele automatyczne z ręcznym sterowaniem.
• Transmisja zrobotyzowana. Te KP również mają swoje własne odmiany. Istnieją typy elektryczne, hydrauliczne i kombinowane. W konstrukcji robot jest w zasadzie podobny do ręcznej skrzyni biegów, tylko z podwójnym sprzęgłem. Pierwsza dostarcza moment obrotowy z silnika na koła napędowe, a druga automatycznie przygotowuje mechanizm do włączenia następnego biegu.
• Przekładnia CVT. W powszechnej wersji wariator składa się z dwóch kół pasowych, które są połączone paskiem (jednym lub więcej). Zasada działania jest następująca. Koło pasowe rozszerza się lub ślizga, powodując przesunięcie paska do elementu o większej lub mniejszej średnicy. Z tego zmienia się przełożenie.

Oto tabela porównawcza każdego typu pudełka z ich zaletami i wadami.

Rodzaj pudełka:	Zasada działania	godność	Ograniczenia
Ręczna skrzynia biegów	Ręczna zmiana biegów, zsynchronizowana przekładnia.	Prosta konstrukcja, tania w naprawach i konserwacji, oszczędza paliwo.	Początkujący musi przyzwyczaić się do zsynchronizowanej pracy pedału sprzęgła i gazu, zwłaszcza podczas ruszania pod górę. Nie każdy może od razu włączyć odpowiedni bieg. Wymaga płynnego użycia sprzęgła.
Automatyczna skrzynia biegów	Pompa hydrauliczna wytwarza ciśnienie płynu roboczego, który napędza turbinę i przekazuje jej obrót do przekładni planetarnej.	Jedź wygodnie. Nie wymaga ingerencji kierowcy w proces zmiany biegów. Zmienia biegi, maksymalnie wykorzystując zasoby silnika. Eliminuje czynnik ludzki (gdy kierowca przypadkowo włącza pierwszą prędkość zamiast trzeciej). Płynnie zmienia biegi.	Wysokie koszty utrzymania. Masa jest większa niż w przypadku ręcznej skrzyni biegów. W porównaniu z poprzednim typem przekładni, ten będzie skutkował wyższym zużyciem paliwa. Wydajność i dynamika są niższe, zwłaszcza w sportowym stylu jazdy.
Robot	Podwójne sprzęgło pozwala na przygotowanie kolejnego biegu do włączenia podczas jazdy. Najczęściej nawet transmisje są przypisane do jednej grupy, a nieparzyste do drugiej. Wewnętrznie podobny do skrzynki mechanicznej.	Maksymalna płynność przełączania. Nie wymaga ingerencji kierowcy w proces pracy. Ekonomiczne zużycie paliwa. Wysoka wydajność i dynamika. Niektóre modele mają możliwość wyboru trybu pracy.	Złożoność mechanizmu prowadzi do jego niskiej niezawodności, częstej i kosztownej konserwacji. Słabo znosi trudne warunki drogowe.
Wariator (CVT)	Moment obrotowy jest przenoszony za pomocą przemiennika momentu obrotowego, jak w automacie. Zmiana biegów odbywa się poprzez przesunięcie koła pasowego wału napędowego, które popycha pasek do żądanego położenia, co zwiększa lub zmniejsza przełożenie.	Przełączanie bez szarpnięć, bardziej dynamiczne w porównaniu do konwencjonalnego automatu. Pozwala na niewielką oszczędność paliwa.	Nie używany w potężnych jednostkach napędowych, ponieważ przekładnia jest pasowa. Wysokie koszty utrzymania. Wymaga poprawnej pracy czujników, z których odbierany jest sygnał do działania CVT. Słabo znosi trudne warunki drogowe i nie lubi holowania.

Decydując się na rodzaj skrzyni biegów, należy wychodzić nie tylko z możliwości finansowych, ale bardziej skupić się na tym, czy ta skrzynia nadaje się do samochodu. Nie bez powodu producenci z fabryki kojarzą każdy zasilacz z konkretnym pudełkiem.

Ręczna skrzynia biegów jest bardziej odpowiednia dla aktywnego kierowcy, który rozumie zawiłości sterowania szybkim samochodem. Maszyna jest bardziej odpowiednia dla tych, którzy lubią wygodę. Robot zapewni rozsądne zużycie paliwa i jest przystosowany do pomiaru jazdy. Dla miłośników najbardziej płynnej pracy maszyny odpowiedni jest wariator.

Pod względem specyfikacji technicznych nie sposób wskazać pudełka idealnego. Każdy z nich jest dobry w swoich warunkach iz określonymi umiejętnościami jazdy. W jednym przypadku początkującym łatwiej jest zacząć od obsługi różnych automatycznych skrzyń biegów, w innym lepiej jest rozwinąć umiejętność posługiwania się mechaniką.

Pytania i odpowiedzi:

Jak działa skrzynia biegów? Ręczna skrzynia biegów składa się z zestawu kół zębatych, które tworzą różne przełożenia. Automatyczna skrzynia biegów jest wyposażona w zmiennik momentu obrotowego i koła pasowe o zmiennej średnicy (wariator). Robot jest analogiem mechaniki, tylko z podwójnym sprzęgłem.

Co jest w skrzyni biegów? Wewnątrz każdej skrzyni biegów znajduje się wał napędowy i wał napędzany. W zależności od rodzaju skrzyni na wałach montowane są koła pasowe lub koła zębate.