Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Автомобилестроение и авторемонт
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 95
Дополнительно
Доступ онлайн
от 116 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены особенности конструкций и принципы работы роботизированных коробок передач, клиноремённых и тороидных вариаторов, их преимущества и недостатки
Роботизированные коробки передач, вариаторы и преселективные КП: обзор конструкций и принципов работы
В данном учебном пособии представлен всесторонний анализ современных трансмиссий, применяемых в автомобилестроении. Рассматриваются особенности конструкций и принципы работы роботизированных коробок передач (РКП), вариаторов и преселективных коробок передач (DCT), а также их преимущества и недостатки.
Роботизированные коробки передач: автоматизация механики
РКП представляют собой автоматизированные механические коробки передач, где функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Они сочетают в себе преимущества механических и автоматических КП, обеспечивая удобство управления, хорошую динамику разгона и топливную экономичность. Основными компонентами РКП являются фрикционное сцепление, механическая КП, приводы сцепления и КП, а также система управления. РКП могут использовать электромеханические или электрогидравлические приводы. Электромеханические приводы применяются в бюджетных автомобилях, а электрогидравлические – в более дорогих, обеспечивая более быстрое переключение передач. Система управления РКП включает входные датчики, электронный блок управления (ЭБУ) и исполнительные механизмы. ЭБУ анализирует различные параметры для обеспечения корректного переключения передач, взаимодействуя с другими системами автомобиля.
Преселективные коробки передач: двойное сцепление для непрерывной передачи мощности
Преслекторные КП, или DCT, представляют собой усовершенствованный тип роботизированных КП, использующий два сцепления для переключения передач без разрыва потока мощности. Эти коробки, известные также как DSG (Direct Shift Gearbox), объединяют две КП в одном корпусе: одну для нечетных передач, другую – для четных. Преимуществами DCT являются быстрое переключение передач, высокая динамика разгона и экономия топлива. DCT могут использовать как сухие, так и мокрые многодисковые сцепления. Сухие сцепления проще и дешевле, но подвержены большему износу. Мокрые сцепления обеспечивают лучшую плавность работы и передачу большего крутящего момента. Система управления DCT включает входные датчики, ЭБУ, электрогидравлический блок управления и исполнительные механизмы. Работа DCT основана на предварительном выборе следующей передачи, что обеспечивает непрерывную передачу мощности.
Вариаторы: плавное изменение передаточного числа
Вариаторы, или CVT, обеспечивают плавное изменение передаточного числа, что позволяет двигателю работать в оптимальном режиме. Основными типами вариаторов являются клиноременные и тороидные. Клиноременные вариаторы используют металлический ремень или цепь, работающие в паре с коническими шкивами. Тороидные вариаторы, более сложные по конструкции, используют ролики, зажатые между дисками. Преимуществами вариаторов являются плавность хода, экономия топлива и эффективное использование мощности двигателя. Клиноременные вариаторы состоят из ведущего и ведомого шкивов, соединенных металлическим ремнем или цепью. Передаточное число изменяется за счет изменения диаметра шкивов. Система управления вариатором включает датчики, ЭБУ и электрогидравлический блок управления, который регулирует давление масла для управления шкивами.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция Москва Инфра-М 2015
А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция Москва Инфра-М; Znanium.com 2015
Острецов, А.В. Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция / А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков. – М.: Инфра-М; Znanium.com, 2015. – 95 с. ISBN 978-5-16-103676-1 (online) В учебном пособии рассмотрены особенности конструкций и принципы работы роботизированных коробок передач, клиноремённых и тороидных вариаторов, их преимущества и недостатки. ISBN 978-5-16-103676-1 (online) © А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков, 2014, 2015
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ) А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ И ВАРИАТОРЫ КОНСТРУКЦИЯ Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Наземные транспортно-технологические средства» Под общ. редакцией Засл. деятеля науки РФ, д.т.н., проф. В.М. Шарипова Москва 2014
УДК 629.113 – 685
А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков. Роботизированные
коробки передач. Конструкция/ Под общ. ред. В.М. Шарипова.– М.:
Тракторы и сельхозмашины, 2014. – 95 с.
В учебном пособии рассмотрены особенности конструкций и
принципы работы роботизированных коробок передач, клиноремённых и тороидных вариаторов, их преимущества и недостатки.
Рецензенты: начальник отдела тяжёлых наземных комплексов
НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н., проф. Б.Н. Белоусов; профессор кафедры «Тракторы и автомобили» МГАУ им. В.П. Горячкина, Заслуженный деятель науки и техники РФ, д.т.н., проф. Г.М.
Кутьков.
© А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков, 2014
© Московский государственный машиностроительный университет
(МАМИ) /Университет машиностроения/, 2014
© Тракторы и сельхозмашины, 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................... 5
1. Роботизированные коробки передач ............................................... 6
1.1 Особенности конструкций роботизированных коробок передач... 7
1.2 Принцип работы роботизированной коробки передач ....................9
2. Преселекторные коробки передач (коробки передач с двойным
сцеплением) ……………………………………………………………. 13
2.1. Преимущества и недостатки преселекторных коробок передач . 15
2.2. Особенности конструкции преселекторной коробки передач с
двойным мокрым сцеплением ............................................................... 17
2.2.1. Система переключения передач .................................................. 22
2.2.2. Система управления сцеплением и коробкой передач ............. 24
2.3. Особенности работы преселекторной коробки передач с двойным
мокрым сцеплением ................................................................................ 30
2.3.1. Процесс трогания автомобиля с места ........................................ 31
2.3.2. Процесс переключения на понижающую передачу с пропуском
нескольких передач (на несколько ступеней вниз).............................. 34
2.3.3. Блокирование трансмиссии на стоянке ....................................... 34
2.3.4. Буксирование автомобиля............................................................. 36
2.3.5. Защитные функции работы коробки передач и двойного
мокрого сцепления .................................................................................. 37
2.4. Особенности конструкции и работы преселекторной коробки
передач с двойным сухим сцеплением ................................................. 38
2.4.1. Особенности конструкции сцепления и коробки передач ........ 38
2.4.2. Система переключения передач .................................................. 44
2.4.3. Особенности системы управления преселекторной коробкой
передач с двойным сухим сцеплением ................................................. 47
3. Вариаторы .......................................................................................... 51
3.1. Преимущества трансмиссий с вариаторами................................... 54
3.2. Недостатки трансмиссий с вариаторами ....................................... 55
3.3. Конструкция и принцип работы трансмиссии с клиноремённым
вариатором ................................................................................................ 56
3.3.1. Фрикционы переднего и заднего хода ........................................ 58
3.3.2. Планетарный механизм ................................................................. 63
3.3.3. Конструкция и принцип работы вариатора ................................ 65
3.3.4. Регулирование силы сжатия дисков шкивов в зависимости от
передаваемого крутящего момента........................................................ 71
3.3.5. Регулирование силы сжатия дисков шкивов в зависимости от передаточного отношения ...................................................................... 74 3.3.6. Компенсирование динамического нагнетания давления масла 75 3.3.7. Система охлаждения масла........................................................... 77 3.3.8. Шток выбора передач .................................................................... 78 3.3.9. Система управления коробкой передач с клиноремённым вариатором ................................................................................................ 79 3.4. Буксирование автомобиля................................................................ 87 3.5. Принцип работы тороидного вариатора ........................................ 88 Список литературы .............................................................................. 94
Введение Общеизвестно, что автоматизация процесса управления автомобилем является одним из радикальных средств повышения безопасности его движения. Объектами автоматизации в автомобиле являются системы управления трансмиссией, тормозами, подвесками. Автоматизация управления трансмиссией автомобиля связана, как правило, с разработкой автоматических и автоматизированных систем управления сцеплениями и коробками передач (КП), а также систем распределения мощности между колёсами автомобиля. В настоящее время на легковых автомобилях получили широкое распространение автоматизированные механические КП (роботизированная и преселекторная) и вариаторы. Роботизированные КП – наиболее дешевые (по себестоимости) и простые (по конструкции) автоматизированные трансмиссии в массовом производстве. В основном, они применяются на компактных автомобилях типа Peugeot 207 (2011 г.), Citroen C3 (2010 г.), Toyota Corolla (2007 г.) и др. Преселекторные КП (DCT – dual clutch transmission) первоначально устанавливались на гоночные прототипы Porsche 956 (1982 г.) и 962 (1984 г.). В массовом производстве они появились в 2003 г. на автомобилях VW Golf 32 IV поколения и Audi TT. В настоящее время эти КП устанавливаются на модели большинства автопроизводителей мира: Audi, Bugatti, Ford, Merсedes-Benz, Nissan, Porsche, Volkswagen и многие др. Трансмиссия с вариатором (CVT – Continuously Variable Transmission) была впервые установлена на автомобиль DAF-600 в 1958 г. голландским инженером Хубом Ван Доорном. Она была весьма несовершенна и ненадёжна. Только в 90-е годы ХХ века в связи с бурным развитием электроники и в результате разработки надёжного толкающего металлического ремня и толкающей металлической пластинчатой цепи, а также, вследствие внедрения автоматизированных систем управления прижимными муфтами шкивов вариатора, трансмиссии с вариаторами получили широкое распространение в массовом производстве автомобилей. Тороидные вариаторы по конструкции и технологии изготовления существенно сложнее, а по себестоимости – выше, чем клиноремённые вариаторы, поэтому в настоящее время в автомобилестроении не применяется.
1. Роботизированные коробки передач Роботизированная коробка передач (РКП) представляет собой механическую коробку передач (МКП), в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Преобразование МКП в автоматическую путём введения в конструкцию двух приводов, которые управляют сцеплением и КП, позволило получить самую дешевую (по себестоимости) автоматизированную трансмиссию для массового производства автомобилей. Такой тип трансмиссии обеспечивает прямую связь между колесами и двигателем, позволяя практически без потерь реализовывать запас мощности и крутящего момента. РКП сочетает в себе преимущества автоматической и механической КП: - удобство и лёгкость управления автомобилем. Автоматический режим снижает усталость водителя и обеспечивает возможность комфортного управления автомобилем практически в любых условиях движения. - обеспечивает автомобилю хорошую динамику разгона (у лучших образцов время переключения передач вверх составляет 0,05… 0,06 с), высокую эффективность передачи мощности к ведущим колёсам (высокий КПД, как и у МКП - 98…99 %) и практически одинаковую топливную экономичность с автомобилями, оборудованными МКП; - простоту конструкции, хорошую ремонтопригодность и высокий уровень безотказности, так как основу её конструкции составляет базовая МКП; - относительно низкую себестоимость. Например, себестоимость РКП 2-Tronic Citroen выше себестоимости базовой МКП примерно на 15 тыс. руб. [17]; - бóльший срок службы силового агрегата и трансмиссии автомобиля по сравнению с трансмиссией с МКП. При этом РКП бюджетных автомобилей значительно дешевле классических автоматических КП (АКП), но им присущи недостатки, связанные с применением простых и дешевых систем управления сцеплением и КП: - большое время переключения передач (0,3…0,5 с) в случае динамичного движения автомобиля, когда необходимо быстрое ускорение (например, при обгоне или перестроении в более скоростной ряд), для чего требуется переключение передач на одну или две ступени вниз.
Этот недостаток проявляется на автомобилях, имеющих относительно высокую массу, с двигателями, не обеспечивающими достаточного запаса мощности при низкой частоте вращения коленчатого вала; - недостаточная плавность работы КП в городских условиях (с рывками и «провалами») из-за частого переключения передач (вниз - вверх), что снижает комфортабельность движения. Для повышения плавности работы КП в алгоритм управления сцеплением на время переключения передач введена функция принудительного буксования сцепления. Это, в свою очередь, привело к необходимости сохранения работоспособности сцепления путём разрыва потока мощности на довольно продолжительное время, что вызывает «провалы» при разгоне автомобиля. Устранение указанных недостатков связано с сокращением времени разрыва потока мощности от двигателя к ведущим колёсам, что требует совершенствования системы управления КП и приводит к росту себестоимости автомобиля. 1.1. Особенности конструкций роботизированных коробок передач РКП состоит из следующих общих составных частей конструкции: - сцепления фрикционного типа; - МКП; - приводов сцепления и КП; - системы управления. Сцепление может быть сухим одно- или двухдисковым и мокрым многодисковым. РКП могут иметь электромеханические или электрогидравлические приводы управления сцеплением и переключением передач. В первом случае РКП называются собственно роботизированными КП, а во втором – секвентальными КП (от sequensum – последовательность), что связано с последовательным переключением передач в полуавтоматическом (ручном) режиме управления КП. При электромеханическом приводе исполнительными органами являются сервоприводы – актуаторы. Электрогидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами. Электромеханический привод отличает невысокое время переключения передач (0,3…0,5 с), но и относительно небольшое энерго
Доступ онлайн
от 116 ₽
В корзину