Редуктор и коробка передач в чем разница
А что же такое РЕДУКТОР?
Всем привет, сам не зная что такое редуктор я решил все таки узнать это, ведь когда нибудь я с этим столкнусь.
Редуктор — устройство, передающее и преобразующее вращающий момент, с одной или несколькими механическими передачами. У редукторов есть много характеристик, такие как КПД, передаточное отношение, передаваемая мощность, максимальные угловые скорости валов, количество ведущих и ведомых валов, тип и количество передач и ступеней.
Автомобильный редуктор ВАЗ имеет одну механическую передачу, один ведущий и два ведомых вала. В первую очередь в выборе редуктора нужно обращать на передаточное отношение. Заводом на ВАЗ за все время устанавливались редукторы с отношением 3.9 4.1 4.3 4.44. Эти цифры означают, что для того, что бы колесо сделало один оборот карданному валу нужно сделать 3.9, 4.1, 4.3 и 4.44 оборота соответственно.
На графике представлена зависимость скорости автомобиля от оборотов двигателя с разными главными парами в редукторе(при неизменных отношениях коробки передач)
график зависимости скорости от оборотов двигателя
Как видно из графика чем выше отношение главной пары в редукторе, тем быстрее машина набирает скорость, но в то же время теряется максимальная скорость. Поэтому выбирая главную пару нужно учитывать степень подготовки двигателя и тип поведения машины. На каждое переключение передачи тратится время, как на сам процесс перемены передач, так и на и время пробуксовки сцепления. В случае с короткой главной парой имеем очень хороший уровень ускорения, но очень недолго, и приходится чаще делать перерывы в разгоне для переключения передач, что сводит на нет все преимущества короткой главной пары. С другой стороны в ралли короткие ГП пользуются заслуженным успехом, как и максимально сближенные ряды коробки передач, для того, чтобы в любой точке любого поворота иметь максимально возможную для него скорость, поэтому раллисты жертвуют и максимальной скоростью и разгоном на прямой ради того, чтобы всегда иметь верную передачу в повороте. Но в случае с дрэгом всё иначе, и короткой трансмиссией спасаются те, у кого относительно слабый мотор, и финишируют на отсечке на 5-6 передаче.
Кроме редукторов со стандартным передаточным отношением существуют «спортивные» с передаточным числом 4.78 5.13 5.38.
Еще одним важным моментом, если машина всё таки используется в спорте, является блокировка дифференциала. В редукторе кроме шестерней главной передачи находится так же и дифференциал, который распределяет вращение на колеса. Например, при повороте машины внутреннее, относительно поворота, колесо пройдет меньшее расстояние, чем внешнее, поэтому для компенсации этой разницы оборотов колес и существует дифференциал. Но если машина одним ведущим колесом встанет на поверхность с меньшим коэффициентом трения, чем другое колесо, то существует вероятность того, что одно колесо будет крутится на месте, а другое стоять на месте, так как весь момент будет передаваться на то колесо которое меньше сопротивляется вращению. Для избежания таких случаев существуют так называемые блокировки дифференциала.
Сделать самоблокирующийся дифференциал сложно, поэтому некоторые делают заблокированный дифференциал. Для этого просто заваривают сателлиты в редукторе. Однако такой способ плох тем, что у самоблокирующегося дифференциала есть определенный момент, при котором происходит блокировка, т.е. в поворотах он все таки работает как дифференциал, а просто «заваренный редуктор» будет заблокирован всегда, соответственно руление машиной на малых скоростях будет затруднительным. Но если машина используется в дрэге, кроссе или ралли то можно заварить дифференциал, как показано на рисунках, завариваются сателлиты.
Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы
Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.
Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.
С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.
Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:
1. Механическая коробка переключения передач
2. Автоматическая коробка переключения передач
3. Роботизированная коробка переключения передач
4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач
Разберем подробнее каждый тип коробки.
Механическая коробка передач (Механика, МКПП)
Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.
История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.
Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.
Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.
Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.
· Простая и надежная конструкция
· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья
· Движение в экономичном режиме
· Неудобство управления в сложном городском режиме
Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)
Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.
Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.
Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.
Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.
Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.
Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.
· Комфорт и удобство управления
· Способность менять передачи при полной мощности двигателя
· Плавность хода во время переключения передач
· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи
· Стоимость и периодичность обслуживания
· Больший расход топлива
· Меньшая динамика автомобиля
Роботизированные коробки передач (Роботы)
Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.
В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.
Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.
Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.
В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:
· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.
· Плавность переключения и хода
· Экономичный расход топлива
· Возможность выбора режима работы трансмиссии
· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям
Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)
Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.
К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.
Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.
Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.
· Переключение передач происходит незаметно, без рывков
· Экономичный расход топлива
· Несовместимость с мощными моторами
· Стоимость обслуживания и ремонта
· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT
· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке
Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.
Редуктор заднего моста.
Редуктор заднего моста понижает крутящий момент двигателя и передает его ведущим колесам.
Движение автомобилю придает силовая установка – двигатель. Энергия, необходимая для движения, отбирается с вращающегося коленчатого вала двигателя, однако передавать энергию эту энергию напрямую на колеса нельзя – они будут крутиться слишком быстро и скорость автомобиля будет такой, что им невозможно будет управлять. Для понижения скорости в заднеприводном или полноприводом автомобиле есть целых два устройства – коробка передач и редуктор заднего моста.
Казалось бы, для понижения скорости вращения вала достаточно одного устройства – коробки передач. В соответствии с этим принципом построена трансмиссия мотоцикла – редуктора у него нет. Однако автомобиль отличается от мотоцикла тем, что у него два ведущих колеса, поэтому и возникает необходимость во втором устройстве, которым и является редуктор заднего моста, раздающий вращение одного входного вала двум выходным валам.
Строго говоря, в корпусе узла, который принято называть редуктором, скрываются два устройства. Второе – дифференциал, он занимается распределением крутящего момента в нужной пропорции. Задача редуктора – снижать скорость вращения выходных валов по отношению к входному. Редуктор, преобразующий высокую угловую скорость входного вала в более низкую, обычно называют демультипликатором.
Передаточное число редуктора заднего моста
Редукторы заднего моста классифицируют по так называемому передаточному числу. Передаточное число — это отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомых валов. Иными словами, согласно правилу теории расчета параметров трансмиссии, разница в скорости входного вала и выходных валов может быть рассчитана по специальной формуле. На выходе останется число, которое называют передаточным.
Чем выше передаточное число редуктора, тем больше грузоподъемность автомобиля
На практике важно знать только одно: чем выше передаточное число редуктора, тем больше грузоподъемность автомобиля. Соответственно, чем ниже передаточное число, тем автомобиль будет быстрее. Знать это важно, потому что на одну и ту же модель в разных модификациях нередко ставят редукторы с различным передаточным числом. Например, редуктор ВАЗ-2102 в кузове универсал, предназначенной для перевозки грузов, обладал числом 4,4, а на пассажирскую ВАЗ-2101 ставился редуктор с передаточным числом 4,3. Это значит: за один оборот ведомой шестерни на выходном вале редуктора каждый ее зуб войдет в зацепление с ведущей шестерней и выйдет из него 4 целых 3 десятых раза. Такую же закономерность можно проследить и в конструкции любых заднеприводных автомобилей, например в BMW.
Особенности конструкции редуктора заднего моста
Для передачи крутящего момента с ведущего вала на расположенные под прямым углом к нему ведомые валы применяются шестерни, или иначе зубчатые колеса. Поскольку валы находятся под разными углами, зубья шестерен имеют специфическую форму — такие шестерни называются коническими.
Применение конических шестерен обусловлено не только необходимостью передавать вращение, но и тем, что зубчатые колеса этого типа издают при работе меньше всего шума, а это важно для обеспечения комфорта в небольшом легковом автомобиле.
Чтобы редуктор действительно был механизмом, понижающим скорость вращения, необходимо, чтобы ведущее зубчатое колесо отличалось по размеру от ведомых. Если это правило соблюдено, на один полный оборот входящего вала приходится неполный оборот или несколько оборотов ведомого вала – таким образом скорость вращения редуцируется, то есть снижается. В некоторых автомобилях требуется очень существенное понижение скорости вращения — к примеру, в вездеходах, которые в некоторых ситуациях передвигаются очень медленно, чтобы не застрять.
Особенности эксплуатации редуктора заднего моста
При работе зубья шестерен контактируют друг с другом, то есть входят в зацепление и выходят из него. Как бы хорошо ни были подобраны и отрегулированы шестерни, при работе зубья все равно изнашиваются. Поэтому шестерни делают из высококачественной закаленной стали, а в корпус редуктора заливают жидкое трансмиссионное масло. Масло имеет тенденцию вытекать, и удерживают его в корпусе уплотнения в местах выхода валов. Эти уплотнения называются сальниками и имеют ограниченный срок службы. Когда сальники изнашиваются, на корпусе в месте выхода валов появляются пятна масла. Если вовремя не заменить их, масло вытечет, и его износ многократно ускорится. Кроме того, через изношенные уплотнения внутрь корпуса попадает грязь. Для предотвращения этого корпус редуктора необходимо периодически осматривать из смотровой ямы.
Корпус редуктора заднего моста
Корпус редуктора – деталь, целиком отлитая из металла. Метод отливки хорош тем, что полученная при его помощи деталь обладает высокой прочностью, что необходимо, учитывая тяжелые ус?6?
Было полезно или интересно? — RePost.
Коробки передач — в чем разница?
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:
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:
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:
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:
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.