Гидромеханические коробки передач.

Основным неудобством при использовании механических ступенчатых коробок передач явля­ется то, что водителю для переключения передач постоянно при­ходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг пере­ключения передач. Это требует от него затрат значительных физи­ческих сил, особенно в условиях городского движения или при управлении автомобилем, работающим с частыми остановками. Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах все более широкое применение получают гидромеханические коробки передач. Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением пере­дач. При гидромеханической коробке передач управление движе­нием автомобиля осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансфор­матора и механической коробки передач. При этом механическая коробка передач может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.

Гидромеханические коробки с вальными механическими ко­робками передач применяются главным образом на грузовых ав­томобилях и автобусах. Для переключения передач в таких коробках используются многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле, а иногда — для включения низшей передачи и заднего хода — зубчатая муфта. Переключение передач фрикционами происходит без снижения скорости вращения коленчатого вала двигателя, т.е. бесступенчато — без разрыва передаваемых мощности и крутящего момента.

Гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками передач получили наибольшее распространение и при­меняются на легковых, грузовых автомобилях и в автобусах. Их преимущества: компактность конструкции, меньшие металлоем­кость и шумность, больший срок службы. К недостаткам относят­ся сложность конструкции, высокая стоимость, пониженный КПД. Переключение передач в этих коробках производится при помо­щи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также сни­жает их КПД.

Гидротрансформатор (рис. 4.48) представляет собой гидравли­ческий механизм, который размещен между двигателем и меха­нической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатка­ми -I насосного (ведущего), турбинного (ведомого) и реактора. Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены тур­бинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки пе­редач, и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свобод­ного хода. Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.

При работающем двигателе насосное колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение. Из тур­бинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента.

Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу, обеспечивая передачу крутя­щего момента в гидротрансформаторе. Характерной особеннос­тью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки пере­дач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомоби­ля с места. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличива­ются скорости вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается, и реактор начинает вра­щаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформа­тор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходи­мое передаточное число между коленчатым валом двигателя и ве­дущими колесами автомобиля. Это обеспечивается следующим образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес авто­мобиля при увеличении сопротивления движению возрастает ди­намический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине и, следовательно, на веду­щих колесах автомобиля.

Планетарная коробка передач

Ввключает в себя планетарные ме­ханизмы. В простейшем планетарном механизме (рис. 4.49) сол­нечная шестерня 6, закрепленная на ведущем валу 1, находится в за­цеплении с шестернями-сателли­тами 3, свободно установленны­ми на своих осях. Оси сателлитов закреплены на водиле 4, жестко соединенном с ведомым валом 5, а сами сателлиты находятся в за­цеплении с коронной шестерней 2, имеющей внутренние зубья.

Передача крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 5 возможна только при заторможен­ной коронной шестерне 2 при по­мощи ленточного тормоза 7. В этом случае при вращении шестерни " сателлиты 3, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2 начнут вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило 4 будут вращать ведомый вал 5. При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным.

На рис. 4.50 приведена схема гидромеханической коробки пе­редач, которая состоит из гидротрансформатора, трехвальной двухступенчатой механической коробки передач и системы управ­ления. Наличие двухступенчатой механической коробки передач увеличивает диапазон регулирования крутящего момента. Гидро­механическая коробка передач включает ведущий 19, ведомый 5 и промежуточный 12 валы с шестернями, многодисковые фрикци­онные сцепления 2, 3, 17 (фрикционы) и зубчатую муфту 4 с приводом. К системе управления относятся передний 15 и зад­ний 14 гидронасосы и центробежный регулятор 8, который воздействует на фрикционы 2, 3, 17, обеспечивающие переключе­ние передач.

В нейтральном положении все фрикционы выключены, и при работающем двигателе крутящий момент на вторичный вал 5 не передается. На I (понижающей) передаче системой управления автоматически включается фрикцион 2. При этом ведущая шес­терня 1, свободно установленная на ведущем валу 19 коробки передач, блокируется с валом, а зубчатая муфта 4 устанавлива­ется вручную в положение переднего хода с помощью дистан­ционной системы управления. Крутящий момент на I передаче от гидротрансформатора передается через фрикцион 2, шестерни I, 13, 11, 10 и зубчатую муфту 4 на ведомый вал 5 коробки передач.

При разгоне на I передаче, когда гидротрансформатор автомати­чески осуществляет заданный диапазон регулирования крутящего момента, скорость возрастает до оптимального значения для пере­ключения на II передачу. В этом случае центробежный регулятор 8 дает сигнал на включение фрикциона 3 и отключение фрикциона 2

Автоматическая система управления обеспечивает включение II (прямой) передачи, при этом крутящий момент от первичного вала 19 коробки передач передается через фрикцион 3 непосред­ственно на вторичный вал, и скорость автомобиля возрастает до значения, определяемого диапазоном регулирования гидротранс­форматором.

На рис. 4.51 представлена двухступенчатая гидромеханическая коробка передач легкового автомобиля. Она состоит из гидротранс­форматора 1, механической планетарной коробки передач с мно­годисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными ме­ханизмами 2 и 4 и гидравлической системы управления с кнопоч­ным переключением передач. Кнопки соответственно означают: нейтральное положение, задний ход, I передача и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой меха­нической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места проис­ходит при включенной I передаче. В этом случае масло под давлени­ем поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомоби­ля происходит автоматическое переключение на II передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного меха­низма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

 

Контрольные вопросы

1. Каково назначение коробок передач?

2. Что представляют собой ступенчатые коробки передач?

3. На каких типах автомобилей применяются двух-, трех- и много-вальные коробки передач?

4. Каково назначение дополнительных коробок передач?

5. Как устроены гидромеханические коробки передач, на каких автомобилях они применяются и какие эксплуатационные свойства повы­шают?