Из чего состоит коробка передач механическая: Nothing found for Articles Ustrojstvo Kpp %23Prin

Механика. Устройство механической коробки передач —

Механическая коробка передач обеспечивает использование оптимального режима работы двигателя при движении в различных условиях. В механической коробке передач, это осуществляется за счёт ручного переключения передач (ступеней), имеющих различное передаточное число.

В данной статье рассмотрим из чего состоит механическая коробка передач и схему работы.

Устройство механической коробки передач

Механическая коробка передач состоит из:

• первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
• дополнительного вала и шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• картера;
• механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
• рычага переключения.

Схема работы механической коробки передач: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения передач; 3 — механизм переключения передач; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер коробки передач.

Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Картер содержит основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Так как при работе, шестерни коробки передач испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом.

Механизм переключения передач служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения.

Как работают шестерни в коробке передач

Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах в коробке передач.

а) Передаточное отношение одной пары шестерен

Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен

На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») снова 20, у четвертой («Г») опять 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал коробки передач и шестерня «А» вращаются со скоростью, допустим 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, то есть она имеет 1000 об/мин, а так как шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее — 500 об/мин.

От двигателя на первичный вал коробки передач приходит — 2000 об/мин, а выходит — 500 об/мин. На промежуточном валу коробки передач в это время — 1000 об/мин.
В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже — двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу коробки перемены передач, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если мы выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что соответствует нейтральной передаче в коробке.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 — первичный вал; 2 — шестерня первичного вала; 3 — промежуточный вал; 4 — шестерня и вал передачи заднего хода; 5 — вторичный вал.

Передаточные числа механической коробки передач

Поскольку в коробке передач автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары, мы имеем возможность менять и общее передаточное отношение коробки. Давайте посмотрим на передаточные числа коробок передач:

Передачи	Модель А	Модель Б
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R(Задний ход)	3,53	3,53

Такие числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на делимое число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют –прямой и, как правило, это — четвертая передача.
Первая передача и передача заднего хода — самые «сильные» и двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах двигателю не хватает сил, и приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения автомобиля, чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость движения и сделав некоторый запас инерции, вы можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью, четвертую и пятую передачи.
Все ступеньки переключения передач вверх — с первой по пятую, следует проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке можно производить «прыгая через ступеньку» и даже через несколько. Обычный режим движения автомобиля – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) передачах, потому что они самые скоростные и экономичные.

Эксплуатация механической коробки передач

Как правило, при грамотном обращении с рычагом переключения передач и периодической замене масла в коробки передач, она не напоминает о себе до конца срока службы автомобиля.

Обычно неисправности и поломки в коробке передач появляются в результате грубой работы с рычагом переключения. Если водитель постоянно «дергает» рычаг, т.е. переводит его из одной передачи в другую быстрым, резким движением — это обернется ремонтом коробки передач. При таком обращении с рычагом, обязательно выйдут из строя механизм переключения или синхронизаторы, да и сами валы с шестернями – «железные» до определенной степени.
Рычаг переключения передач должен переводиться спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок.

Специалисты Автотехцентра Ниссан – знают все о мкпп, акпп и CVT. Ремонт и комплексная диагностика МКПП, АКПП, CVT.

Звоните и приезжайте — 8 (343) 271-48-08

Механическая коробка передач

В настоящий момент наиболее распространенной остается механическая коробка передач. Свое название устройство получило от ручного способа переключения передач.

«Механика» относится к ступенчатым коробкам, другими словами крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Ступенью называют пару взаимодействующих шестерен. Причем, каждая ступень имеет определенное передаточное число.

Под передаточным числом понимают отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Ступени МКПП имеют разные передаточные числа. Таким образом, наибольшее передаточное число у низшей ступени, а наименьшее передаточное число – у высшей ступени.

От числа ступеней зависит тип устанавливаемой на транспортное средство коробки передач: четырехступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые и выше. Современный автотранспорт комплектуется, как правило, пятиступенчатыми коробками.

Существует множество видов МКПП, но особого внимания заслуживают двухвальные и трехвальные. Двухвальной коробкой комплектуются переднеприводные транспортные средства. Трехвальную чаще всего можно встретить на машинах с задним приводом. Конструкции и принцип действия этих коробок передач существенно различаются, поэтому требуют более детального рассмотрения.

Устройство трехвальной МКПП

Состоит из первичного (ведущего), промежуточного и вторичного (ведомого) валов. На данных валах находятся шестерни с синхронизаторами. Кроме того, конструкцией коробки предусмотрен механизм переключения передач. Данные элементы расположены в картере МКПП.

За соединение со сцеплением отвечает ведущий вал. На данном валу предусмотрены шлицы для ведомого диска сцепления. Передача крутящего момента от ведущего вала осуществляется с помощью соответствующей шестерни, которая имеет с валом жесткое зацепление.

Параллельно ведомому валу размещен вал промежуточный с расположенным на нем блоком шестерен. Данный блок имеет с валом жесткое зацепление.

Ведомый и ведущий валы находится на одной оси. Такая схема реализовывается с помощью торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не закреплен на нем, поэтому может свободно вращаться. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, шестерня ведущего вала имеют постоянное зацепление.

Муфты синхронизаторов (или синхронизаторы) располагаются между шестернями ведомого вала. Их основная функция заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в продольном направлении. Во всех современных коробках передач предусмотрены синхронизаторы для каждой передачи.

В трехвальной МКПП механизм переключения, как правило, располагается на корпусе коробки. Конструкция данного механизма включает рычаг управления и ползуны с вилками. Чтобы исключить риск одновременного включения двух передач, в механизме предусмотрено специальное блокирующее устройство. Механизм также может иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач производится из магниевого либо алюминиевого сплава. Картер необходим для хранения масла и размещения в нем механизмов и конструктивных частей коробки.

Принцип действия трехвальной МКПП

Нейтральное положение рычага управление означает, что передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам осуществляться не будет. Когда рычаг управления подвергается перемещению, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора, что обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и вторичного вала. Далее, зубчатые венцы муфты и шестерни зацепляются, благодаря чему происходит блокировка шестерни на вторичном валу. Производится передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам с заданным передаточным числом.

За движение транспортного средства задним ходом отвечает соответствующая передача. Промежуточная шестерня заднего хода, установленная на отдельной оси, отвечает за изменение направления вращения.

Устройство двухвальной МКПП

Конструкция двухвальной коробки включает первичный (ведущий) и вторичный (ведомый) валы с блоками шестерен и синхронизаторами. В картере размещены дифференциал и главная передача.

Как и в трехвальной МКПП, ведущий вал выполняет функции по соединению со сцеплением. Блок шестерен жестко зафиксирован на валу.

Ведомый вал с блоком шестерен имеет параллельное положение относительно ведущего вала. Шестерни ведомого вала сцеплены с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. Ведущая шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Между шестернями ведомого вала предусмотрены синхронизаторы.

Для увеличения числа ступеней и уменьшения линейных размеров в некоторых конструкциях коробок передач предусмотрено два либо три ведомых вала. При этом на каждом из них имеется шестерня главной передачи, которая сцеплена с одной ведомой шестерней – по сути, выходит три главный передачи.

Передачу крутящего момента от вторичного вала к ведущим колесам машины осуществляет главная передача и дифференциал. Если возникнет потребность, дифференциал способен обеспечить вращение колес с разной угловой скоростью. Как правило, в двухвальной МКПП механизм переключения передач имеет дистанционное управление, при этом связь между коробкой и механизмом переключения реализовывается посредством тросов либо тяг. Чаще всего используется тросовое соединение, поскольку проще реализовывается технически.

Конструктивно механизм переключения являет собой рычаг управления, который с помощью тросов соединен с рычагами выбора и включения передач. Эти рычаги имеют соединение с центральным штоком переключения передач с вилками.

Под выбором передачи подразумевают поперечное движение рычага управления относительно оси транспортного средства (движение к паре передач). Под включением передачи понимают продольное движение рычага (движение к определенной передаче).

Принцип действия двухвальной МКПП

Принцип действия практически такой же, как у трехвальной коробки. Главным отличием являются особенности функционирования механизма переключения передач.

При включении определенной передачи движение рычага управления различают на продольное и поперечное. В процессе поперечного движения рычага усилие передается на трос выбора передач. Далее трос воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг выполняет поворот центрального штока вокруг оси, выполняя таким образом выбор передачи.

Осуществляя дальнейшее продольное движение рычага, усилие будет передаваться на трос переключения передач и рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное передвижение штока с вилками. Вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и производит блокирование шестерни вторичного вала. Происходит передача крутящего момента на ведущие колеса от силовой установки.

Коробки передач — в чем разница? / Из рук в руки

Известно, что всего может быть четыре разновидности коробки передач — механическая, автоматизированная, роботизированная и вариаторная. При этом невозможно сказать, какая из них самая лучшая, поскольку каждая имеет свои плюсы и минусы. Редакция IRR изучила каждую из них и сделала специальный обзор. Поехали!

Механическая коробка передач

Первой изобрели механическую коробку передач (МКПП), а случилось это важное в автомобилестроении событие более 100 лет назад. Задача любой коробки передач состоит в передаче крутящего момента мотора к колесам автомобиля. В механической трансмиссии этот процесс передается ступенчато. Она состоит из:

• первичного, промежуточного и вторичного вала с шестернями;
• дополнительного вала с шестернями движения задним ходом;
• синхронизаторов;
• картера;
• рычага переключения;
• механизма переключения передач.

На картинке изображен принцип работы механической коробки передач.

Картер состоит из подшипников с вращающимися валами, причем у этих валов различное число зубьев шестерен. Чем меньше передаточное число между взаимодействующими валами, тем больший крутящий момент передается на колеса авто, соответственно и больше нагрузка на двигатель. При помощи рычага водитель переключает передачу, что приводит к изменению передаточного числа — это изменяет крутящий момент, передающийся на вторичный вал, а затем — на колесный привод.

При управления автомобилем с МКПП водителю нужно постоянно переключать передачи вручную, зажимая при этом педаль сцепления. Преимущество этих коробок в простоте конструкции, низкой цене, надежности и длительном сроке службы.

Благодаря механической трансмиссии водители смогут ощутить всю мощь своего железного коня, ведь она дает возможность полностью контролировать обороты двигателя и динамику разгона. Механику практически всегда устанавливают на машины, предназначенные для езды по бездорожью и соревнований по стрит-рейсингу.

Среди недостатков МКПП сложность управления для новичков. Неопытные водители во время переключения передач могут забыть зажать сцепление или не дожать его до конца, что приведет к серьезной поломке и необходимости замены коробки передач. Также есть большая вероятность рано или поздно сжечь само сцепление.

Автоматизированная коробка передач

Главное отличие автоматической коробки (АКПП) от механической в том, что передачи в ней переключаются автоматически.

Автоматизированная коробка передач состоит из:

• планетарного редуктора;
• гидротрансформатора, преобразующего крутящий момент;
• гидравлического механизма, предназначенного для управления редуктором

На картинке изображен принцип работы планетарного редуктора.

Гидротрансформатор выполняет одновременно две функции: сцепление и передачу крутящего момента к планетарному редуктору. Он состоит из реакторного, насосного и турбинного колеса. С валом двигателя соединяется насосное колесо. Турбинное колесо соединено с планетарным редуктором, по сути, являющимся механической коробкой передач. Реакторное колесо остается неподвижным, причем оно располагается между насосным и турбинным. Между всеми колесами есть пространство, заполненное специальной жидкостью — трансмиссионным маслом.

Планетарный редуктор — это узел автоматизированной коробки передач, состоящий из солнечной шестерни, коронной шестерни, водила и сателлитов. В таком механизме крутящий момент передается от вала с солнечной шестерней на вал, соединенный с водилом. Редуктор предназначен для передачи крутящего момента на вал, соединенный с колесами.

Автоматическая трансмиссия имеет много преимуществ по сравнению с механической. Во-первых, в ней есть система пассивной безопасности, которая не даст машине катиться назад на неровной поверхности. Во-вторых, машины с такой коробкой передач считаются достаточно надежными — если сравнивать автомат с механикой, то первый не так быстро «убивает» мотор. Но тут причина скорее состоит в неумении мастерски переключать вручную передачи на механике. Но зато сама автоматизированная коробка передач выходит из строя быстрее, чем механическая, и как результат, требует более частого ремонта.

Среди минусов автоматической трансмиссии: дорогостоящий ремонт, больший по сравнению с механикой расход бензина, сложность буксировки. Большинство современных машин с АКПП можно буксировать, соблюдая «золотое правило 50/50», то есть на скорости, не превышающей 50 км/ч, и не дальше, чем на 50 км. При выборе авто нужно заранее узнать, можно ли его буксировать. Это правило относится также к вариаторам и к некоторым роботам, поэтому на такие особенности лучше заранее обращать внимание при выборе машины.

Еще один важный момент, с которым придется столкнуться владельцу автомобиля с автоматической трансмиссией, — сложность управления при заносе. Опытному водителю намного проще будет выровнять машину с механикой, переключая передачи и регулируя скорость нажатием педали газа.

Роботизированная коробка передач

Роботизированная трансмиссия (РКПП) имеет принцип работы, похожий на обычную механическую коробку, с разницей лишь в том, что разработчики доверили переключение передач электронному механизму.

Роботизированная коробка передач состоит из:

• механической коробки передач с внешним и внутренним валами;
• электрического или гидравлического привода сцепления и переключения передач;
• микропроцессорного блока управления;
• внешних датчиков от двигателя, которые подключаются к микропроцессору

На картинке изображен принцип работы роботизированной коробки передач.

Сначала роботизированные коробки передач не пользовались спросом у водителей, так как при их работе возникало немало проблем. При автоматическом переключении передачи машина могла дергаться, и это создавало неприятные ощущения у водителя и пассажиров. Но ситуация поменялась, как только инженеры разработали трансмиссию второго поколения с двумя сцеплениями. На сегодняшний день роботы установлены в автомобилях BMW, Fiat, Volkswagen, Audi и многих других.

Преимущество роботизированной трансмиссии — высокая скорость переключения передач и экономный расход топлива. Среди недостатков специалисты отмечают высокую стоимость ремонта и обслуживания. Не так просто найти специалиста, который хорошо разбирается в электронике и качественно отремонтирует роботизированную трансмиссию.

В некоторых моделях авто водитель может ощутить неприятные рывки во время езды на первой передаче, но на высокой скорости машина будет ехать плавно. Также возможен небольшой откат назад при старте, поэтому придется особенно осторожно выезжать с парковки.

Вариаторная коробка передач

Вариаторная коробка передач — эта одна из разновидностей автомата, но при этом она отличается от классической автоматической трансмиссии тем, что передачи переключаются бесступенчато, то есть плавно.

Вариаторная трансмиссия состоит из:

• вариаторного механизма;
• электронной системы управления;
• механизма, передающего крутящий момент от двигателя на вариатор;
• механизма движения задним ходом.

На картинке изображен принцип работы вариаторной коробки передач.

Достоинство вариаторной коробки передач — неплохая динамика движения машины во время езды на большие расстояния, а за счет плавного переключения режимов топливо будет расходоваться экономно. Автомобили с бесступенчатой трансмиссией считаются безопасными, ведь во время движения по скользкой трассе колеса не будут пробуксовывать.

Не лишена вариаторная коробка передач и недостатков — многие водители сталкиваются с необходимость дорогостоящего технического обслуживания, например, придется покупать недешевое трансмиссионное масло. Периодичность замены масла зависит от конкретной модели авто. Во многих машинах с вариаторной коробкой передач специалисты советуют проводить замену через каждые 30 тысяч километров.

Во многих вариаторах слабые ремни, которые очень быстро изнашиваются, и чтобы этого избежать, придется заливать специальную жидкость. Но такая особенность характерна далеко не для всех авто. Например, в трансмиссии Multitronic, которая устанавливаются на авто премиум-класса Audi, используется эластичная металлическая цепь. И тут после нескольких лет эксплуатации может возникнуть другая проблема. Принцип работы Multitronic состоит в том, что металлическая цепь сцепляется с гладкими шкивами. За счет силы трения цепь и шкивы изнашиваются, поэтому необходимо будет их менять после пробега 250-300 тысяч километров.

Любители спортивных приемов вождения не смогут применить их на практике, поскольку такая возможность ограничена инженерами для того, чтобы продлить срок службы вариаторной трансмиссии. Резкое торможение или старт могут способствовать быстрому выходу из строя такой коробки передач, поэтому водителям, привыкшим к резкой манере вождения, желательно выбирать авто с другим типом трансмиссии.

Механическая коробка передач на Defender (описание, конструкция)

Если раздаточную коробку рассматривать более детально, в разрезе, то в нее входят следующие элементы: главный картер (1), корпус вала привода переднего моста (2), корпус вала привода заднего моста (3), кулачковая муфта (4), трансмиссионный тормоз (5), ведущая шестерня вторичного вала (6), селективная регулировочная прокладка задания предварительного натяга подшипника ведущей шестерни (7), блок промежуточных шестерен (8), промежуточный вал (9), проставка (10), дифференциал в сборе (11), селективная регулировочная прокладка задания предварительного натяга подшипника дифференциала (12), шестерня низкого диапазона (13), втулка и ступица селектора высокого/ низкого диапазонов (14), шестерня и втулка высокого диапазона (15), задний подшипник дифференциала (16), вал привода переднего моста (17), вал селектора устройства блокировки дифференциала (18), вилка селектора (19) и вал привода заднего моста (20).

Раздаточная коробка обслуживает работу постоянного полного привода, обеспечивает двухступенчатое понижение передачи, объединяет выходы высокого и низкого диапазонов с механически блокируемым центральным дифференциалом (режим «diff-lock»). Высокий диапазон характеризуется передаточным числом 1,211:1 а низкий — 3,269:1.

Раздаточная коробка обслуживает работу постоянного полного привода, обеспечивает двухступенчатое понижение передачи, объединяет выходы высокого и низкого диапазонов с механически блокируемым центральным дифференциалом (режим «diff-lock»). Высокий диапазон характеризуется передаточным числом 1,211:1 а низкий — 3,269:1.

Раздаточная коробка установлена в задней части основной коробки передач, и через карданные валы передает движение к дифференциалам переднего и заднего мостов.

Узел дифференциала интегрирован с приводными валами, что позволяет компенсировать разницу скоростей переднего и заднего приводных валов. Для улучшения тягового усилия и предотвращения передачи всей мощности на дифференциал ведущей оси ради добавления малейшего тягового усилия предусмотрен режим «diff-lock». Режим «diff-lock» следует включать только в тяжелых внедорожных условиях, когда тяговое усилие мало. Он должен быть выключен, как только это станет возможным, например, когда станет возможным развивать достаточно большое тяговое усилие. Включение блокировки дифференциала инициирует механическое зацепление кулачковой муфты за передний приводной вал, что приводит к блокировке межосевого дифференциала и обеспечивает фиксированный привод, благодаря которому переднему и заднему приводным валам передается одинаковая мощность.

Раздаточная коробка содержит три основных узла:

• Главный картер

• Корпус вала привода переднего моста

• Корпус вала привода заднего моста

Все корпуса и крышки герметизируются на главном картере с помощью герметика.

Поворотные уплотнения выходного фланца защищены от попадания грязи и воды с помощью специальных отражателей.

Subaru может отказаться от механических КПП в пользу безопасности

На сегодняшний день Subaru предлагает для своих гражданских версий Impreza, Forester и XV опциональную шестиступенчатую механическую коробку передач (пятиступенчатую для Impreza). Однако Outback, Legacy и новый семиместный Ascent такой опции не имеют. Кроме того, «механика» может быть доступна только на самых бедных комплектациях, а новый пакет безопасности и систем помощи водителю EyeSight вообще не может работать с механической коробкой передач. Это причина, по которой производитель, скорее всего, решится оставить только автоматическую трансмиссию в модельной линейке.

Крис Грэм, управляющий директор Subaru UK сказал — «Я ничего не слышал о том, что производство механических коробок передач будет продолжено, а также о том, что EyeSight будет работать с механическими коробками. Моя чуйка говорит мне, что в итоге останется EyeSight и вариатор Lineartronic и так будет очень надолго. Subaru хочет получить статус самого безопасного в мире автомобиля. Я думаю, что если компания будет и дальше говорить: «Вот вам механическая коробка без EyeSight», то вряд ли сможет добиться такого статуса».

Система EyeSight состоит из систем адаптивного круиз-контроля, автоматического экстренного торможения, предупреждения о выезде из полосы движения с удержанием в полосе, управления газом перед столкновением — функцией, которая максимально снижает мощность двигателя до возможного столкновения (по сути — торможение двигателем).

Как и большинство производителей, Subaru планирует свое будущее в расчете на автономные технологии на базе нынешней системы EyeSight, которая совместима только с автоматической коробкой передач. При этом, несмотря на то, что некоторые производители предлагают подобные системы и на механических коробках, Subaru не видит в этом особого смысла, так как спрос на механику минимален и смысла инвестировать большие деньги в адаптацию нет.

Означает ли это, что будущие модели WRX и WRX STI будут продаваться с автоматическими КПП? Возможно, тем более, если учитывать слухи о том, что следующий STI будет гибридным.

Механическая коробка передач КПП JH

Коробка передач: 1 — вал полуосевой шестерни дифференциала; 2 — картер сцепления; 3 — первичный вал; 4 — грязезащитный чехол; 5 — механизм переключения передач; 6 — вилка привода выключения сцепления; 7 — держатель жгутов проводов; 8 — кронштейн оболочки троса привода выключения сцепления; 9 — задняя крышка; 10 — штуцер шланга сапуна; 11 — отверстие для датчика скорости автомобиля; 12 — корпус внутреннего шарнира привода левого колеса; 13 — выключатель света заднего хода; 14 — картер коробки передач; 15 — пробка маслозаливного отверстия

Корпус коробки передач состоит из трех частей: картера сцепления, картера коробки передач и задней крышки картера КП. Картер сцепления и картер КП отлиты из алюминиевого сплава, а задняя крышка штампованная из стали. Картер сцепления крепится к картеру коробки винтами, между ними бензомаслостойкая герметик-прокладка. Задняя крышка крепится к картеру КП с помощью трёх болтов.

При изготовлении Renault Logan, коробку передач запрявляют трансмиссионным маслом, которое рассчитанно на весь срок службы автомобиля. Уровень масла в КП должен находиться на уровне нижней кромки заливного отверстия. Объём масляного картера 3,1 л.

Заливное отверстие расположено в картере коробки передач, спереди по ходу автомобиля. Пластмассовая пробка заливного отверстия выполнена так, чтобы ее можно было отворачивать и заворачивать руками, без инструментов. Пробка уплотнена резиновой прокладкой. Сливное отверстие находится снизу на картере КП. Пробка сливного отверстия имеет медную шайбу.

Масло КПП заливаемое на заводе: Elf Tranself TRX 75W80, Elf Tranself TRJ 75W80, Elf Tranself TRT 75W80, Elf Tranself TRP 75W80

Идентификация МКПП

  На Рено Логан может быть установлена одна из двух МКПП: Jh2 или Jh4.
Эти КПП практически одинаковы и различаются только размерами картеров сцепления.

  Расположение идентификационных номеров на КПП может быть в двух вариантах:

Ранее устанавливались таблички, расположение которой показано на рисунке

      
1 — Идентификационная табличка на МКПП : А — Тип МКПП; В-Цифровой код МКПП; С-Заводской номер; D — Завод-изготовитель.

Теперь на коробках передач ставят клеймо с идентификационным номером

     
Стрелкой показано место клейма на КПП: 1 – тип коробки передач; 2 – модификация коробки передач; 3 – порядковый номер коробки передач; 4 – код завода-изготовителя

Передаточные числа КПП

Механизм управления КПП
Механизм управления КПП: 1 — втулка; 2 — фиксатор рычага; 3 — рычаг переключения передач; 4 — рукоятка рычага; 5 — корпус механизма

Тяга управления КПП: 1 — стяжной болт; 2 — хомут; 3 — гайка; 4 — тяга; 5 — палец тяги

Привод управления коробкой передач состоит из кулисы, рычага переключения передач с шаровой опорой, тяги привода управления КП и механизма, установленного на картере коробки передач. Главная передача выполнена в виде пары цилиндрических шестерен, подобранных по шуму. Крутящий момент передается от ведомой шестерни главной передачи на дифференциал и далее на приводы передних колес.

Дифференциал конический, двухсателлитный. Герметичность соединения внутреннего шарнира правого привода переднего колеса с шестерней дифференциала обеспечивается сальником, запрессованным в картер коробки передач, а внутреннего шарнира левого привода – сальником, установленным в чехле шарнира. Чехол внутреннего шарнира левого привода неподвижно закреплен специальным держателем на картере коробки передач, а вал привода вращается внутри чехла на шариковом подшипнике.

В нижней части картера коробки передач расположена пробка сливного отверстия, а сбоку – пробка наливного отверстия.

Неисправности коробки передач

Проблемы при переключении передач

Не удается включить передачу или рычаг не возвращается в исходное положение

• Сцепление не выключается (см. неисправности сцепления).

• Вилки выбора передач деформированы или заклинивают. Часто это вызвано недостаточной смазкой. Выполните капитальный ремонт коробки передач.

• Шестерни заклинивают на валу. Чаще всего это вызвано недостатком смазки или чрезмерным износом подшипников и втулок коробки передач. Выполните капитальный ремонт коробки передач.

• Механизм выбора передач заклинивает. Это вызвано недостатком смазки или чрезмерным износом.

• Рычаг переключения передач поврежден. Шлицы сорваны с рычага или вала, что может быть вызвано ослаблением крепления рычага. Замените все поврежденные компоненты.

Рычаг выбивает из передачи

• Вилка выбора изношена. Выполните капитальный ремонт коробки передач.

• Канавки шестерен изношены. Выполните капитальный ремонт коробки передач .

• Кулачки шестерен или пазы под кулачки изношены или повреждены. Шестерни необходимо проверить и заменить. Не стоит пытаться выполнить техническое обслуживание поврежденных деталей.

Шум при работе коробки передач

• Подшипники изношены. Также учтите, что валы могут быть изношены. Выполните капитальный ремонт коробки передач.

• Шестерни изношены или зубья сколоты.

• Металлические сколы заклинило между зубьями шестерни. Скорее всего, это частицы сколов компонентов сцепления, шестерен или механизма выбора передач, которые попали в шестерни. Это может стать причиной преждевременного повреждения подшипников.

• Уровень масла в двигателе слишком низкий. Это может вызвать возникновение воющих звуков. Также это повлияет на мощность двигателя и работу сцепления.

Присадка в МКПП (DCS) для снижения шума и облегчения переключения «СУПРОТЕК МКПП». | SUPROTEC

Под воздействием триботехнического состава восстанавливаются изношенные поверхности трения зубцов шестерен и муфт синхронизаторов. Это позволяет решить следующие задачи:

Уменьшить или убрать гул, шумы и вибрации

Металлический защитный слой восстанавливает форму зубцов передаточных шестеренок, что обеспечивает их правильное вхождение в зацепление и выход из него. Кроме того, процесс зацепления смягчается более плотной масляной пленкой на поверхности зубцов.

Все это приводит к снижению микроударов, обеспечивает плавное взаимодействие шестеренок и таким образом снижает гул и шум при работе. Как правило, наиболее выраженный шум появляется при работе на одной из передач. Это означает, что произошел износ поверхностей зубцов именно этой пары шестеренок. Триботехнический состав оказывает воздействие на все пары, но более активно восстанавливает наиболее изношенные. Таким образом состав одинаково эффективен независимо от того — шумит ли первая передача, вторая или любая другая.

Состав так же облегчает обкатку и приработку деталей, что позволяет с его помощью убирать даже шумы при работе новой заводской коробки передач.

Убрать «хруст» и облегчить переключение передач

Если в механической коробке не переключается передача, если этот процесс затруднен, сопровождается шумом, скорее всего проблема в износе зубцов муфты синхронизатора, который можно восстановить с помощью состава «МКПП».  

Восстановленные поверхности обретают расчетную форму и удерживают более плотную пленку масла. Это облегчает вход муфты в зацепление с блокировочным кольцом и далее с шестерней передачи. Переключение происходит плавно, «мягко» и быстро.

Снизить расход топлива, увеличив свободный ход

Плотная масляная пленка на поверхностях зубцов обеспечивает их плавное вхождение в зацепление и выход из него, что сокращает потери энергии при работе коробки передач. Это увеличивает выбег – свободный ход автомобиля на нейтральной передаче, и ведет к снижению расхода топлива.

Продлить ресурс коробки передач

Более плотная масляная пленка на поверхностях деталей, обработанных трибосоставом существенно замедляет их дальнейший износ, защищает при работе с повышенными нагрузками. Это продлевает срок службы всего агрегата, позволяет отложить ремонт МКПП или ее замену даже в случае появления первых признаков износа.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Под воздействием трибосостава на изношенных участках зубцов шестерен и муфт синхронизаторов образуется защитный металлический слой, который способен крепче удерживать пленку трансмиссионного масла.

Восстановленная форма и размеры и более плотная пленка масла на поверхности облегчают работу детали

Триботехнический состав содержит частицы активного минерала. При их попадании в зоны локальных контактов поверхностей, где возникает высокое локальное давление, а температура превышает 1000 °С – частицы минерала изменяют протекание процессов трения. Поверхность детали получает возможность «захватывать» микрочастицы металла, находящиеся в смазке. Постепенно на всей изношенной поверхности образуется сплошной металлический защитный слой, особенностью которого является пористая структура с большим количеством микроуглублений. Частицы самого минерала при этом остаются в масле и продолжают оказывать необходимые воздействия уже на других участках.

Микропоры защитного слоя наполняются маслом, которое за счет сил поверхностного натяжения образует на нем сплошную пленку. Эта масляная пленка полностью никогда не отделяется от поверхности детали, не стекает, даже при долгом простое. Сам защитный слой способен выдерживать большие нагрузки за счет повышенной микротвердости и микроупругости по сравнению с оригинальной заводской поверхностью.

Восстановление формы и более эффективная смазка, позволяют детали выполнять свои функции так, как это было заложено в конструкции агрегата, что приводит к восстановлению рабочих характеристик всех узлов трения.

 

ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ

Состав «МКПП» должен быть добавлен один раз в трансмиссионное масло через штатное маслозаливное отверстие. Для непрерывного поддержания эффектов восстановления рекомендуется повторное добавление состава при каждой штатной замене масла в коробке передач.

Механическая передача энергии | Инженерное проектирование продуктов

Что такое механическая передача энергии?

Механическая передача энергии — это передача энергии от места, где она генерируется, к месту, где она используется для выполнения работы с использованием простых машин, соединений и элементов механической передачи энергии.

Механическая передача энергии

Почти все машины имеют какую-либо передачу мощности и движения от входного источника. Обычно это электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания, который обычно обеспечивает вращающий момент через комбинацию входного вала и муфты.

Зачем нужна механическая передача энергии?

Есть много способов выработки энергии, но иногда невозможно произвести энергию там, где она необходима, в правильной форме, направлении или величине. Следовательно, передача электрической и механической энергии жизненно важна для проектирования любой инженерной продукции. Эта статья посвящена исключительно механической передаче энергии и ее элементам, за исключением передачи электроэнергии. Механическая силовая передача и ее элементы используются по следующим причинам:

1. Выработанная мощность или энергия могут быть преобразованы в полезную форму
2. Физические ограничения ограничивают выработку электроэнергии в месте ее использования, следовательно, ее можно передавать от источника к месту, где она необходима
3. Может использоваться для изменения направления и величины, например скорости или крутящего момента.
4. Может использоваться для изменения типа энергии i.е. вращательное в линейное и наоборот

Элементы механической передачи энергии

В конструкциях технических изделий, таких как приводы автоматики, механизмы и т. Д., Передача энергии и ее элементы позволяют согласовать источник энергии с его рабочей средой и состоянием рабочих элементов.

Преимущества элементов передачи энергии

• Эффективная передача мощности
• Элементы помогают разделить и распределить источник энергии для запуска нескольких механизмов, таких как один двигатель, управляющий несколькими конвейерными лентами.
• Изменить скорость вращения
• Обратное направление вращения двигателя
• Преобразует вращательное движение в поступательное возвратно-поступательное движение

Типы элементов механической передачи энергии

• Валы и муфты
• Винты силовые
• Шестерни и зубчатые передачи
• Тормоза и сцепления
• Ремни, канаты и шкивы
• Цепи и звездочки

Валы и муфты

Как обсуждалось ранее, валы и муфты являются неотъемлемой частью передачи энергии для современных инженерных конструкций, таких как машины. Поскольку валы трансмиссии широко используются практически во всех типах конструкции механического оборудования, конструкция имеет решающее значение для безопасности и длительного срока службы машин.

Валы

Компоненты, такие как муфты, шестерни, шкивы, звездочки и т. Д., Устанавливаются на вал для передачи мощности или вращения через центральную часть компонента, называемую ступицей, вместе с удерживающими устройствами, такими как шпонки и шлицы. Соединение должно обеспечивать передачу нагрузки, мощности и вращения без проскальзывания и в пределах требуемой точности конструкции.

вал-конструкция

Типы соединений и компонентов, которые должны использоваться вдоль оси вала, продиктованы функциональными требованиями продукта и зависят от следующих факторов

— Величина крутящего момента
— Размер вала
— Скорость вращения
— Направление вращения

Муфты

Муфты, также известные как муфты валов, используются для соединения двух концов валов вместе для передачи углового вращения и крутящего момента. Основное требование к конструкции муфты и ее удерживающих устройств заключается в том, что номинальный крутящий момент должен передаваться без проскальзывания, преждевременного выхода из строя или, в некоторых случаях, он должен выдерживать перекос.

Жесткие и гибкие муфты

Механические муфты для передачи энергии обычно делятся на две большие категории

• Муфта жесткая
• Эластичная муфта

Жесткие муфты просты, удобны в конструкции и сравнительно дешевы, хотя требуют точной центровки валов, тогда как гибкие муфты могут компенсировать перекос валов.

Винты силовые

Силовой винт, также известный как ходовой винт (или ходовой винт) и винт переноса, представляет собой винт, используемый в качестве элемента связи для передачи энергии в таком инженерном изделии, как машина, для преобразования вращательного движения в линейное движение.Большая площадь скользящего контакта между охватываемой и охватывающей частью резьбы винта обеспечивает большое механическое преимущество за счет малого угла клина.

Силовой винт

Силовые винты имеют множество применений, таких как линейные ходовые винты, машинные суппорты, тиски, винтовые домкраты, механические механизмы управления прессом и т. Д. Наиболее распространенные устройства устроены так, что силовой винт вращается, а гайка трансформируется в линейное движение вдоль винтов. Но он также используется в противоположной ориентации, такой как винтовой домкрат, где гайка вращается, а винт движется линейно, чтобы поднять домкрат.

Они не используются для передачи высокой мощности из-за больших потерь энергии на трение на резьбе винта, но используются в прерывистой передаче малой мощности, например, в позиционерах с низкой точностью.

Шестерни и зубчатые передачи

Зубчатые передачи — это несколько комплектов шестерен, передающих мощность. Зубчатая передача — это система механической передачи энергии, в которой шестерни установлены на валах, так что зубья сопряженных шестерен входят в зацепление и каждое перекатывается друг на друга по диаметру делительной окружности.

Шестерни и зубчатые передачи

Передаточное число и механическое преимущество сопряженных шестерен определяются соотношением диаметров делительной окружности.

Тормоза и сцепления

Теоретически тормоза и муфты почти неразличимы, хотя функционально муфты представляют собой муфты, которые используются для включения и отключения передаваемой мощности между двумя соединительными валами, вращающимися с разными скоростями на общей оси. Основная функция муфты — привести оба элемента к общей угловой скорости.

тормоза и сцепления

Тормоз работает аналогичным образом, за исключением того, что один из элементов является фиксированным, поэтому при срабатывании общая угловая скорость равна нулю.

Хотя тормоза и сцепления известны своим автомобильным применением, они также широко используются в лебедках, косилках, подъемниках, стиральных машинах, тракторах, мельницах, лифтах и ​​экскаваторах.

Сцепления

Механические муфты можно классифицировать и различать различными способами в зависимости от типа зацепления, принципа действия, типа срабатывания и метода работы

Вид взаимодействия	Принцип действия	Тип срабатывания	Метод работы
Муфты принудительного привода	Муфты замыкающие	Гидравлическое управление	Муфты сухие
муфты фрикционные	Муфты размыкающие	Пневматический	Мокрое сцепление
		Механический
		Муфты электромагнитные

Важные моменты, которые следует учитывать

• Передаваемый крутящий момент
• Управляющая сила
• Потери энергии
• Повышение температуры

Тормоза

Как и сцепления, бывают механические, гидравлические, пневматические и электрические тормоза.

Его можно классифицировать по назначению:

• Блокировка тормозов, стопорные тормоза
• Регулирующие тормоза
• Динамометрические тормоза

Некоторые из распространенных типов тормозов:

• Тормоза колодочные
• Ленточная выпечка
• Тормоза дисковые
• Тормоза барабанные

Ремни, канаты и шкивы

Ремни и шкивы используются, когда расстояние между валами слишком велико для использования шестерен.

ремни, тросы и шкивы

Цепи и звездочки

Цепи

используются для низкоскоростных приложений, где расстояние между валами слишком велико для использования зубчатых передач, а ремни будут поддерживать крутящий момент, который необходимо передавать. Они также являются хорошим способом передачи энергии, когда необходимо точное соотношение скоростей

цепи и звездочки

Совет по дизайну: звездочки с нечетным числом зубьев изнашиваются медленнее, чем звездочки с четным числом зубьев.

онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей роте

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения. «

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получение викторины. «

Arvin Swanger, P.E.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «

Mehdi Rahimi, P.E.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П. Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

, организация. «

»

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен. Модель

тест действительно потребовал исследований в

документ но ответы были

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П. Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

легче поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утра

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40%. «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация

. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P. E.

Оклахома

«CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

хорошо организовано. «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую . «

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на номер

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P. E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график. «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

одночасовое PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу же

Свидетельство

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

своя специализация без

надо путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

2.972 Как работает автоматическая коробка передач

---

ОСНОВНОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ: Перерабатывать мощность от двигателя (T x w) и выход в более широком диапазоне w без ручного переключения.

ДИЗАЙН-ПАРАМЕТР: Автоматическая коробка передач

---

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Поперечное сечение автомата Трансмиссия

---

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Автоматическую коробку передач можно разделить на две основные части; гидротрансформатор и коробку передач.

Гидротрансформатор приводится в движение коленчатым валом двигателя. Это, в свою очередь, движет остальная часть трансмиссии. Гидротрансформатор не является механизмом с прямым приводом. Это передает мощность от механической к жидкостной и обратно к механической. Это позволяет скользить так что автомобиль может остановиться при торможении, даже если коробка передач все еще включена. Он также поглощает удары от двигателя до привода. поезд или от трансмиссии к двигателю.Внезапные подергивания встречаются гораздо реже, чем при механическая коробка передач. Доступно более подробное описание принципа работы гидротрансформатора. здесь.

Коробка передач представляет собой серию сцеплений, планетарных передач и тормозов. Привлекая эти компонентов в различных комбинациях, угловая скорость приводного вала может быть варьировалось гораздо больше, чем просто варьируя угловую скорость коленчатого вала. Для Например, когда трансмиссия, смоделированная на предыдущей диаграмме, находится на первой передаче, Муфта переднего хода и тормозная лента несущей второй планетарной передачи включены.Солнечная шестерня Однако тормозная лента и муфта высшей передачи заднего хода не задействованы. Следуя за властью Блок-схема На схеме можно увидеть, как бы детали двигались в трансмиссии.

Включение и выключение компонентов коробки передач контролируется другим подсистема. Эта подсистема состоит из клапанов переключения передач, корпуса клапана, масляного насоса и губернатор. Этот регулятор соединен с выходным валом и дроссельной заслонкой в автомобиль.Чем быстрее вращается приводной вал, тем быстрее вращается регулятор. Губернатор использует центробежную силу для направления масла из масляного насоса через переключающие клапаны в соответствующие муфты и тормозные ленты. При ускорении клапаны переключения передач выдвигаются. направляя масло через корпус клапана к механизмам переключения передач в коробка передач. Когда вы замедляетесь, происходит обратное.

---

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Переменная	Описание	Метрическая система	Английские единицы
P дюйм	Мощность от коленчатого вала	Вт	Мощность
P из	Мощность на приводном валу	Вт	Мощность
P убыток	Потери мощности	Вт	Мощность
w	Скорость вращения вала	рад / с	об / мин

Гидротрансформатор получает питание от вращающегося коленчатого вала:

P _{кривошип} = T _{кривошип} x ш _{кривошип} As функция времени

Используя рабочее колесо, он передает мощность трансмиссионной жидкости.Жидкость затем передает мощность обратно через турбину. На данный момент мощность передается механически через комбинации муфт и планетарных шестерен и в итоге к ведущему валу. Часть власти снова передана трансмиссионная жидкость гидравлическим насосом. Эта сила используется для «запуска» автоматическая коробка передач. То есть он используется для переключения передач.

Мощность также рассеивается в трансмиссии за счет кулоновского трения и вязкости. диссипация.Эта мощность будет обозначена как P _{, потеря} .

P _потери = f (трение, вязкость, переключение передач ……)

Мощность, которая затем может быть получена:

P _выход = (T _выход x ширина _выход ) = P _выход — P _потери = (T _в x w _в ) — P _потери

---

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Производительность / использование трансмиссии ограничено:

Эффективность:

КПД трансмиссии определяется как P _из / P _в =

ч.В КПД снижается в течение срока службы трансмиссии по мере износа деталей и трансмиссионная жидкость собирает грязь. Эффективность также меняется во время каждой операции. Как трансмиссионная жидкость нагревается, вязкость понижается. Это становится более эффективным в том, что уменьшается сопротивление шестерен и жидкость течет к сцеплениям и тормозам. Это также означает, что через гидротрансформатор передается меньшая мощность, и это приводит к меньшему эффективность. Общее изменение эффективности — это сумма двух аффектов.

Трансмиссионная жидкость:

Трансмиссионная жидкость — это ключ к тому, почему работает автоматическая трансмиссия. Как и все жидкости, трансмиссионная жидкость имеет определенные характеристики, которые ограничивают / определяют передачу мощности в трансмиссии.

Ограничения по размеру:

АКПП должна соответствовать определенному указанному месту. Первоначально это было такой же объем, какой нужен для механической коробки передач.Это ограничение объема ограничивает размер и количество деталей внутри трансмиссии и, таким образом, ограничивает количество и / или размер используемых шестерен и механизмов.

---

УЧАСТКОВ / ГРАФИКОВ / ТАБЛИЦ:

Не отправлено

---

ГДЕ НАЙТИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ:

Вы можете найти автоматические коробки передач в основном в автомобилях, хотя некоторые автобусы и другие более крупные транспортные средства тоже используют их.

---

ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

http://www.innerbody.com

http://howthingswork.virginia.edu

http://www.womenmotorist.com

---

Что такое ступень редуктора?

Ступень редуктора — это колесная пара в коробке передач, при которой изменяется скорость или крутящий момент! Узнайте больше о ступенях передачи в этой статье.

Определение

На рисунке ниже схематично изображена зубчатая передача, основная функция которой более подробно объяснена в статье Принцип работы.Как показано на этой анимации, трансмиссия обычно состоит не только из одной пары шестерен, но и из нескольких, каждая из которых установлена ​​на разных валах. Каждая пара зубчатых колес, которые входят в зацепление друг с другом, представляет собой так называемую ступень редуктора .

Рисунок: Ступени редуктора трансмиссии

Ступень редуктора характеризуется изменением скорости и крутящего момента между ведущим колесом и ведомым колесом. Показанная выше коробка передач состоит из трех ступеней редуктора, при этом каждой ступени передачи может быть назначено определенное передаточное число.Передаточное число определяется как отношение скоростей вращения ведущего колеса (n ₁ ) и ведомого колеса (n ₂ ):

\ begin {align}
\ label {def_uebersetzungsverhaeltnis}
& \ boxed {i = \ frac {n_1} {n_2}} \\ [5px]
\ end {align}

Ступень редуктора — это колесная пара в коробке передач, при которой изменяется скорость и крутящий момент!

Первая ступень шестерни представлена ​​зеленой шестерней (z ₁ = 15) и оранжевой шестерней (z ₂ = 30).Вторая ступень зубчатой ​​передачи является результатом пары зубчатых колес оранжевого зубчатого колеса (z ₂ ) и синего зубчатого колеса (z ₃ = 90). Зеленая шестерня (z ₄ = 15) и красная шестерня (z ₅ = 60) образуют третью ступень шестерни. Для разных ступеней редуктора это приводит к следующим передаточным числам i:

\ begin {align}
\ label {1} ​​
& \ text {1. ступень редуктора:} ~~~ \ underline {i_1} = \ frac {z_2} {z_1} = \ frac {30} {15} = \ underline {2} \\ [5px]
\ label {2}
& \ текст {2.ступень редуктора:} ~~~ \ underline {i_2} = \ frac {z_3} {z_2} = \ frac {90} {30} = \ underline {3} \\ [5px]
\ label {3}
& \ текст {3. ступень редуктора:} ~~~ \ underline {i_3} = \ frac {z_5} {z_4} = \ frac {60} {15} = \ underline {4} \\ [5px]
\ end {align}

Обратите внимание, что шестерни 3 и 4 не представляют ступень редуктора, поскольку шестерни находятся на общем валу. Таким образом, скорость двух шестерен идентична. Таким образом, ни изменение скорости, ни изменение крутящего момента не происходит. Следовательно, эта зубчатая пара не является ступенью редуктора.

Общее передаточное отношение

Крутящий момент увеличивается по мере уменьшения скорости от ступени к ступени в соответствии с передаточными числами, рассчитанными выше. На первой ступени передачи крутящий момент первичного вала коробки передач увеличивается вдвое. На второй ступени передачи этот удвоенный крутящий момент увеличивается втрое. В результате крутящий момент после второй ступени в 6 раз выше, чем на первичном валу. Наконец, на третьей ступени передачи этот в 6 раз больший крутящий момент теперь увеличивается в четыре раза. Суммарный крутящий момент на выходном валу коробки передач в 24 раза превышает крутящий момент, прилагаемый к входному валу коробки передач!

Обратное отношение применяется к скоростям.Это означает, что частота вращения между входом и выходом редуктора уменьшается в 24 раза. Следовательно, входной вал должен вращаться 24 раза за один оборот выходного вала.

Если сравнивать только вход коробки передач и выход коробки передач, то вся трансмиссия ведет себя как одна ступень редуктора с передаточным числом 24. Как показывает этот пример, общее передаточное число i _t всей коробки передач может следовательно, определяется путем умножения индивидуальных передаточных чисел соответствующих ступеней редуктора:

\ begin {align}
\ label {4}
& \ boxed {i_t = i_1 \ cdot i_2 \ cdot i_3 \ cdot \ dots} \\ [5px]
\ end {align}

Общее передаточное число коробки передач получается путем умножения индивидуальных передаточных чисел соответствующих ступеней редуктора!

Поскольку передаточное число ступени шестерни зависит от соотношения числа задействованных зубьев, изменение числа зубцов на одной из шестерен обычно приводит к изменению общего передаточного числа.

Если, например, шестерня 5 (z ₅ = 60 зубьев) заменена на зубчатое колесо вдвое большего размера с удвоенным числом зубцов (z ₅ ‘= 120 зубцов), передаточное число в этом случае увеличивается вдвое. ступени редуктора на i ₃ ‘= 8. Это удвоение также удваивает общее передаточное число с 24 до i _t ‘ = 48.

Обратите внимание, что при умножении индивидуальных передаточных чисел каждая ступень редуктора влияет на общее передаточное число линейно в соответствии с уравнением (\ ref {4}).Следовательно, удвоение или утроение одной ступени передачи также означает удвоение или утроение общего передаточного числа.

Плюсы и минусы

Полное передаточное число 24, полученное в этом примере, также может быть достигнуто только с одной ступенью редуктора. В таком случае зубчатое колесо на выходном валу должно быть в 24 раза больше зубчатого колеса на входном валу. Однако габариты коробки передач были бы очень большими.

На рисунке ниже в масштабе показаны размеры одноступенчатой ​​коробки передач с таким же общим передаточным числом, что и у 3-ступенчатой ​​коробки передач.

Рис.: Сравнение одноступенчатой ​​и многоступенчатой ​​трансмиссии

Многоступенчатые редукторы имеют преимущество разделения желаемого передаточного числа на несколько меньших ступеней, что позволяет сохранить небольшие габаритные размеры редуктора.

Однако следует отметить, что трение увеличивается с каждой ступенью редуктора. Частично это связано с тем, что в целом большее количество зубцов сцепляются друг с другом, которые, как правило, скользят друг относительно друга и, таким образом, также создают большее трение.С другой стороны, соответствующие валы ступеней редуктора должны быть установлены и, таким образом, вызывают повышенное трение подшипников.

Влияние количества зубьев

Уже объяснялось, что изменение количества зубьев шестерни непосредственно влияет на передаточное отношение соответствующей ступени шестерни, а также, как правило, влияет на общее передаточное число.

Однако в случае шестерни 2 изменение количества зубьев не влияет на общее передаточное отношение! Это видно сразу, если внимательнее присмотреться к формуле определения общего передаточного числа.Для этого уравнения (\ ref {1}), (\ ref {2}) и (\ ref {3}) используются непосредственно в уравнении (\ ref {4}). Становится очевидным, что числа зубцов z ₂ компенсируют друг друга. Таким образом, очевидно, что общее передаточное число не зависит от количества зубьев z ₂ :

\ begin {align}
& \ underline {i_ {ges}} = i_1 \ cdot i_2 \ cdot i_3 = \ frac {z_2} {z_1} \ cdot \ frac {z_3} {z_2} \ cdot \ frac {z_5} {z_4} = \ underline {\ frac {z_3 \ cdot z_5} {z_1 \ cdot z_4}} \\ [5px]
\ end {align}

Рисунок: Обратное направление вращения с промежуточной шестерней

Но если общее передаточное число не зависит от этой шестерни, каково ее назначение? Фактически, от этой шестерни 2 можно полностью отказаться, и, таким образом, шестерня 1 может напрямую зацепляться с шестерней 3 без какого-либо изменения общего передаточного числа 24! Перерасчет теперь 2-ступенчатой ​​коробки передач подтверждает это:

\ begin {align}
\ text {1.ступень шестерни:} ~~~ \ underline {i_1} & = \ frac {z_3} {z_1} = \ frac {90} {15} = \ underline {6} \\ [5px]
\ text {2. ступень редуктора:} ~~~ \ underline {i_2} & = \ frac {z_5} {z_4} = \ frac {60} {15} = \ underline {4} \\ [5px]
\ text {общее передаточное число: } ~~~ \ underline {i_ {ges}} & = i_1 \ cdot i_2 = 6 \ cdot 4 = \ underline {24} \\ [5px]
\ end {align}

Тот факт, что общее передаточное число не зависит от количества зубцов z ₂ , также можно описательно объяснить. Если шестерня 1 ведущего вала перемещается на один зуб дальше, шестерня 2 также перемещается на один зуб дальше.Это движение одного зуба теперь напрямую передается с шестерни 2 на шестерню 3. В этом отношении шестерня 2 служит просто промежуточной шестерней для толкания следующей шестерни. Таким образом, шестерня 1 может также толкать шестерню 3 непосредственно на один зуб, ничего не меняя в основном процессе.

Анимация: Направление вращения без промежуточной шестерни

Тем не менее, в зависимости от функции коробки передач шестерня 2 не является лишней. Потому что без него выходной вал вращается против своего первоначального направления вращения! Промежуточное зубчатое колесо 2 служит так называемой промежуточной шестерней и, таким образом, имеет функцию регулировки направления вращения выходного вала (реверсирование направления вращения).Для выполнения этой задачи промежуточную шестерню 2 в принципе можно также разместить между шестерней 4 и 5.

Промежуточная шестерня меняет направление вращения, не влияя на общее передаточное число!

Анимация: Работа зубчатой ​​передачи

Расположение шестерен

При каких условиях количество зубьев шестерни влияет на общее передаточное число, а когда нет? На рисунке ниже показана зубчатая передача , в которой шестерни установлены на отдельных валах.В таком случае общее передаточное число зависит только от количества зубьев первой шестерни (z ₁ ) и последней шестерни (z ₆ ):

\ begin {align}
\ require {cancel}
& \ underline {i_ {t}} = i_1 \ cdot i_2 \ cdot i_3 \ cdot i_4 \ cdot i_5 = \ frac {\ bcancel {z_2}} {z_1} \ cdot \ frac {\ bcancel {z_3}} {\ bcancel {z_2}} \ cdot \ frac {\ bcancel {z_4}} {\ bcancel {z_3}} \ cdot \ frac {\ bcancel {z_5}} {\ bcancel { z_4}} \ cdot \ frac {z_6} {\ bcancel {z_5}} = \ underline {\ frac {z_6} {z_1}} \\ [5px]
\ end {align}

Рис.: Трансмиссия, состоящая из промежуточных шестерен

Для эффективного проектирования трансмиссий две разные шестерни всегда должны быть расположены на общем валу, который, в свою очередь, приводит в движение вал с другой парой шестерен.В этом случае количество зубьев всех шестерен включается в расчет общего передаточного числа!

\ begin {align}
\ require {cancel}
& \ underline {i_ {t}} = i_1 \ cdot i_2 \ cdot i_3 = \ underline {\ frac {z_2} {z_1} \ cdot \ frac {z_4} { z_3} \ cdot \ frac {z_6} {z_5}} \\ [5px]
\ end {align}

Рис.: Зубчатая передача

Gear — Energy Education

Рис. 1: Зубчатая передача ^[1]

Шестерня (также называемая зубчатым колесом ) — это тип простого механизма, который используется для управления величиной или направлением силы.Зубчатые колеса используются в комбинации и связаны между собой зубьями — так называемые зубцы — для образования «зубчатой ​​передачи» . Эти зубчатые передачи полезны для передачи энергии от одной части системы к другой. Системы, в которых используются шестерни и зубчатые передачи, включают велосипеды, автомобили, электрические отвертки и многие другие обычные машины. ^[2]

Как они работают

В зубчатых передачах

используется принцип механического преимущества, которое представляет собой отношение выходной силы к входной в системе.Для шестерен механическое преимущество обеспечивается передаточным числом , которое представляет собой отношение скорости последней шестерни к начальной скорости шестерни в зубчатой ​​передаче. ^[3] Передаточное число определяется уравнением: ^[4]

Рисунок 2: Анимация зубчатой ​​пары, видно, что меньшая шестерня вращается быстрее, чтобы успевать за большим количеством зубьев на большей шестерне. ^[5] [математика] MA = \ frac {\ omega_A} {\ omega_B} = \ frac {r_B} {r_A} = \ frac {N_B} {N_A} [/ math]

где

• [math] N [/ math] — количество зубьев шестерни,
• [math] \ omega [/ math] — угловая скорость шестерни, а
• [math] r [/ math] — радиус шестерни.

Следовательно, если механическое преимущество зубчатой ​​передачи равно 3, это означает, что последняя шестерня в передаче имеет радиус, в 3 раза превышающий радиус первой шестерни. При таком передаточном числе входная шестерня может вращаться с усилием в 3 раза меньшим, чем на выходе последней шестерни, но взамен она должна вращаться в 3 раза быстрее, чем последняя шестерня.

Это соотношение для зубчатых передач фундаментально зависит от закона сохранения энергии. При анализе зубчатых передач эту концепцию легче понять, если использовать анализ сохраненной мощности системы.Этот анализ связывает крутящие моменты шестерен с их угловыми скоростями. Полный анализ этого типа обмена можно посмотреть здесь BROKEN LINK .

использует

Шестерни

служат двум основным целям: увеличение скорости или увеличение силы . Чтобы увеличить одно из них, я должен пойти на компромисс. Например, чтобы увеличить скорость колес велосипеда, необходимо увеличить силу, прилагаемую к педалям. Точно так же, чтобы увеличить усилие на колесах, педали нужно крутить быстрее.Этот прием используется, когда гонщик пытается подняться на холм на велосипеде. Все это связано с законами сохранения энергии и мощности.

Шестерни широко используются во многих системах, но их легче всего распознать в повседневной жизни в автомобилях, которые мы ведем. В автомобилях должны использоваться шестерни, чтобы эффективно и безопасно передавать энергию от двигателя к колесам. Двигатель на холостом ходу работает со скоростью около 1000 об / мин — если двигатель был подключен непосредственно к колесам, это означало бы, что автомобиль должен двигаться со скоростью около 120 км / ч.Это означает, что если двигатель автомобиля будет включен, он немедленно разгонится до этой скорости. Когда двигатель переходит в диапазон высоких оборотов — около 7000 — автомобиль разгоняется до 840 км / ч! Хотя это кажется очень забавным, это крайне непрактично. Это непрактично из-за того, что автомобилю требуется большое количество энергии для движения, поэтому двигатель, пытающийся развивать полную скорость, как только он запустился, не будет генерировать достаточно силы для движения автомобиля. Поэтому в автомобиле используются передачи в трансмиссии или, альтернативно, «коробка передач», которая начинается с использования более низких передач, которые создают больше силы, чтобы заставить автомобиль двигаться, в конечном итоге переходя на более высокие передачи, ориентированные на скорость. ^[3]

Тот же принцип передач применяется к велосипедам; для подъема в гору требуются более низкие передачи, чтобы обеспечить большее усилие для противодействия силе тяжести, и как только гонщик возвращается на ровную землю, он может переключиться на более высокие передачи, чтобы увеличить скорость своего велосипеда.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

Второй взгляд на КПД коробки передач

Автор: Фриц Фаульхабер
Президент по инжинирингу
MicroMo
Клируотер, Флорида.

Производители часто указывают КПД двигателя. То же касается КПД коробки передач. Однако общий КПД системы (двигатель плюс редуктор) нельзя ни однозначно понять, ни легко рассчитать. Это делает характеристики КПД коробки передач, указанные в каталогах продукции, ненадежными. В каталогах обычно приводится только один рейтинг эффективности, который не совсем точен. Эффективность зависит от ряда факторов, особенно от нагрузки коробки передач. Большинство производителей не указывают допуски по КПД или разницу в КПД между коробкой передач с большой нагрузкой и коробкой передач, работающей при нормальных нагрузках.

Входная электрическая мощность коробки передач (произведение напряжения и тока двигателя), умноженная на коэффициент полезного действия двигателя, представляет собой мощность, потребляемую коробкой передач. Выходная мощность — это частота вращения коробки передач и момент нагрузки. Отношение выходной мощности к входной мощности равно эффективности.

Потери мощности в коробке передач в основном возникают из-за трения, в результате которого выделяется тепло. В миниатюрных редукторах нагрев не представляет большой проблемы, поскольку потери мощности и абсолютное количество потребляемой мощности относительно малы.Однако в больших коробках передач используются маслоохладители и насосы для компенсации неэффективности коробки передач.

Таким образом, КПД коробки передач зависит от трения. Это, в свою очередь, зависит от качества передачи, количества зацеплений зубьев (сколько раз одно колесо приводит в движение другое) и крутящего момента нагрузки (сколько «момента» должна передавать коробка передач).

Большинство производителей указывают предполагаемую рабочую точку коробки передач. КПД редуктора с цилиндрической зубчатой ​​передачей диаметром 16 мм варьируется от 87% при передаточном числе 6.От 3: 1 до примерно 40% при соотношении 10 683: 1. Основное правило, которое конструкторы используют для цилиндрических зубчатых колес, — это потеря 10% за одно зацепление. Одно зубчатое колесо, находящееся в контакте с другим, определяется как зацепление, и потеря в этом зацеплении составляет приблизительно 10%.

Общее правило: чем меньше нагрузка и чем выше передаточное число, тем меньше вероятность того, что редуктор действительно достигнет эффективности, указанной производителем. Небольшая нагрузка и высокие передаточные числа приводят к снижению КПД коробки передач. Но с большой нагрузкой и высокими передаточными числами коробка передач приблизится к своей теоретической эффективности.

Общий КПД системы зависит от КПД двигателя и коробки передач вместе. Если каждый КПД двигателя и редуктора составляет 50%, два КПД умножаются, чтобы получить КПД системы (0,5 x 0,5 или 0,25, или КПД системы 25%).

При малых передаточных числах двигатели нагружены сильнее, чем редукторы. Низкое передаточное число позволяет двигателю «видеть» больше нагрузки, чем при высоком передаточном числе. Например, максимальный КПД коробки передач 22: 1 составляет около 76%, а максимальный КПД двигателя — около 80%.Однако это не происходит одновременно. Когда двигатель достигает максимального КПД, КПД коробки передач приближается к 63% вместо 74%. Следовательно, когда двигатель работает с максимальной эффективностью, редуктор не работает — на низких передаточных числах.

Это критическая проблема. Предположение, что КПД коробки передач постоянный, приводит к неверным расчетам. В этом случае разница в эффективности в 10% может иметь большое значение для общей эффективности системы. При более высоких передаточных числах коробки передач КПД двигателя и коробки передач подчиняется аналогичным кривым, потому что в этой точке коробка передач воспринимает большую нагрузку, чем двигатель.Это приводит к максимальному КПД как коробки передач, так и двигателя.

Переменные скорости двигателя представляют собой еще один набор переменных в общем уравнении. Тем не менее, примерно от 150: 1 до 200: 1 КПД коробки передач и двигателя достигает пика одновременно. Чтобы использовать наименьшее количество энергии, важно точно согласовать двигатель, коробку передач и нагрузку, чтобы получить максимальную эффективность системы.

Функционирующие «механические шестерни» впервые наблюдаются в природе

Молодь Issus — прыгающее по растениям насекомое, обитающее в садах по всей Европе — имеет суставы задних ног с изогнутыми зубчатыми полосками противоположных «зубов», которые переплетаются друг с другом. , вращаясь, как механические шестерни, чтобы синхронизировать ноги животного, когда оно начинает прыжок.

Это открытие демонстрирует, что зубчатые передачи, ранее считавшиеся исключительно искусственными, имеют прецедент эволюции. Ученые говорят, что это «первое наблюдение механической передачи в биологической структуре».

Благодаря сочетанию анатомического анализа и высокоскоростной видеосъемки нормальных движений Issus ученые из Кембриджского университета впервые смогли выявить эти действующие естественные механизмы. Результаты сообщаются в последнем выпуске журнала Science.

Шестерни задней лапы Issus имеют замечательное инженерное сходство с шестернями, которые можно найти на каждом велосипеде и внутри каждой коробки передач автомобиля. Каждый зуб шестерни имеет закругленный угол в месте соединения с зубчатой ​​рейкой; функция, идентичная искусственным зубчатым колесам, таким как велосипедные шестерни — по сути, амортизирующий механизм, предотвращающий срезание зубьев.

Зубья шестерни на противоположных задних лапах сцепляются вместе, как в коробке передач автомобиля, обеспечивая почти полную синхронность движений ног — ноги всегда перемещаются в пределах 30 микросекунд друг от друга, при этом одна микросекунда равна миллионной. секунды.

Это критически важно для мощных прыжков, которые являются основным средством передвижения этого насекомого, поскольку даже незначительные несоответствия в синхронизации между скоростями его ног в точке движения могут привести к «рысканию», в результате чего Issus будет вращаться. безнадежно вышла из-под контроля.

«Этой точной синхронизации невозможно достичь с помощью нервной системы, поскольку нервные импульсы потребуют слишком много времени для чрезвычайно жесткой координации, необходимой», — сказал ведущий автор профессор Малькольм Берроуз из Кембриджского отделения зоологии.

«Разрабатывая механические шестерни, Issus может просто посылать нервные сигналы своим мышцам, чтобы производить примерно такое же количество силы — тогда, если одна нога начинает толкать прыжок, шестерни сцепляются, создавая абсолютную синхронность.

«В Issus скелет используется для решения сложной проблемы, которую мозг и нервная система не могут решить», — сказал Берроуз. «Это подчеркивает важность рассмотрения свойств скелета при создании движения».

«Мы обычно думаем о шестеренках как о чем-то, что мы видим в машинах, созданных человеком, но мы обнаружили, что это только потому, что мы недостаточно внимательно смотрели», — добавил соавтор Грегори Саттон, ныне работающий в Бристольском университете. .

«Эти шестерни не предназначены; они эволюционировали, представляя высокоскоростные и точные механизмы, разработанные для синхронизации в животном мире ».

Интересно, что механические шестеренки обнаруживаются только на ювенильных стадиях насекомого — или «нимфе», и теряются при окончательном переходе к взрослой жизни. Эти переходы, называемые «линьками», происходят, когда животные сбрасывают жесткую кожу в ключевых точках своего развития, чтобы вырасти.

Пока не известно, почему Issus теряет свои задние шестерни по достижении совершеннолетия.Ученые отмечают, что проблема любой зубчатой ​​передачи заключается в том, что при поломке одного зуба на шестерне снижается эффективность всего механизма. В то время как поломки зубьев шестерен у нимф можно исправить при следующей линьке, любые повреждения во взрослом возрасте остаются необратимыми.

Это также может быть связано с более крупными размерами взрослых особей и, следовательно, с их «вертлугами» — насекомыми, эквивалентными бедренной кости или бедренной кости. Более крупные взрослые вертлуги могут позволить им создавать достаточное трение, чтобы совершать огромные прыжки с листа на лист, без необходимости зацепления зубьев шестерен, чтобы управлять им, говорят ученые.

Каждая зубчатая рейка в молодом Issus была около 400 микрометров в длину и имела от 10 до 12 зубцов, причем обе стороны зубчатого колеса на каждой ножке содержали одинаковое число, что давало передаточное число 1: 1.

В отличие от искусственных шестерен, каждый зуб шестерни асимметричен и изогнут по направлению к точке сцепления зубьев — поскольку искусственным зубчатым колесам требуется симметричная форма для работы в обоих направлениях вращения, тогда как шестерни Issus работают только в одном направлении. запустить животное вперед.

Хотя в животном мире есть примеры явно декоративных шестеренок — например, на панцире черепахи с зубчатым колесом или на задней части колесного жука — шестерни, выполняющие функциональную роль, либо остаются неуловимыми, либо перестали существовать в результате эволюции.

Модель Issus — первый пример естественного зубчатого механизма с наблюдаемой функцией, говорят ученые.

Изображение на вставке: нимфа Issus

За дополнительной информацией обращайтесь к [email protected]

.