Планетарный ряд акпп что это

Автоматическая КПП

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.
Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Устройство и принцип работы

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.
Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта — устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.
Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.
Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.
При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.
В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.
Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.
Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.
Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.
Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции — вот ее неоспоримые достоинства.
Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток — низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.
Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.
Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.
Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.
Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.
Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан — дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан — дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.
Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана — дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан — дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан — дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.
Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз — это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.
Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.
Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi — Tiptronic, BMW — Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Планетарная коробка передач подробно

Планетарная механическая коробка передач (МКП) — разновидность коробки передач, в которой используются планетарные механизмы. Была распространена в начале ХХ столетия (автомобиль Ford T), в наше время получила достаточно широкое распространение в гусеничной технике — военной и гражданской, а также на велосипедах и в автомобилях с гибридной трансмиссией.

Содержание

Устройство и принцип работы

В планетарной МКП используется система шестерен-сателлитов, вращающихся вокруг центральной солнечной шестерни. Чаще всего сателлиты размещены внутри большой коронной шестерни (эпицикла), с которой находятся в постоянном зацеплении. В свою очередь сателлиты закреплены на водиле.
Изменение передаточного отношения планетарной МКП зависит от того, какой из трех основных элементов — солнечная шестерня, сателлиты с водилом и коронная шестерня — закреплен неподвижно, на какой подается крутящий момент и с какого элемента снимается трансмиссией. В любом случае один из трех основных элементов планетарной коробки (а сателлиты рассматриваются как одно целое с водилом) будет неподвижен, два других будут вращаться. Для остановки и блокировки одного из элементов КП используется система ленточных тормозов и блокировочных муфт. Но есть планетарные механизмы, в которых тормоза и муфты отсутствуют — речь идет о дифференциалах, которые тоже относятся к планетарным механизмам, построенным с применением конических шестерен.
Вариантов планетарных систем, применяемых в МКП, достаточно много. Описание принципа работы касается простейшей системы с тремя сателлитами, закрепленными на водиле под углом в 120 градусов.
Понижающая передача. Первый вариант. Если остановить эпицикл, крутящий момент от двигателя подавать на вал солнечной шестерни, а снимать крутящий момент с водила, то в результате частота вращения вала водила будет меньше, чем частота вращения солнечной шестерни.
Второй вариант. Если подать вращающий момент вала двигателя на эпицикл, заблокировать солнечную шестерню, а крутящий момент снимать с водила, получится тот же эффект (но с передаточным числом близким к единице).
Повышающая передача. Первый вариант. Эпицикл заблокирован, крутящий момент подается на водило с сателлитами, а снимается с центральной солнечной шестерни. В результате КП работает в качестве повышающего редуктора.
Второй вариант. Солнечная шестерня блокирована, крутящий момент подается на водило, снимается с большой коронной шестерни. Эффект получается такой же, КП работает в режиме повышающей передачи.
Задний ход. Первый вариант. Крутящий момент подается на солнечную шестерню, снимается с эпицикла, водило закреплено неподвижно. С этом случае КП работает в качестве редуктора с отрицательным передаточным отношением, то есть включен режим реверса крутящего момента.
Второй вариант. Крутящий момент подается на эпицикл, снимается с вала солнечной шестерни, водило, опять же, закреплено неподвижно. КП работает в реверсивном режиме с отрицательным передаточным отношением.

Применение планетарных МКП

В автомобильном транспорте МКП с ручным (а точнее, с ножным) управлением вышли из употребления еще в 1928 году — с прекращением выпуска легендарного автомобиля марки Ford T. В этой машине применялась планетарная механическая двухступенчатая коробка передач. При этом переключение передач производилось педалями, которые включали ленточные тормоза коробки. Первая передача включалась нажатием на правую педаль, вторая — на среднюю и задний ход — на левую педаль (всего было три педали, вместо педали «газа» использовался подрулевой рычаг).
В 30-е и последующие годы МКП была вытеснена полуавтоматическими и автоматическими планетарными КП. В полуавтоматах вместо сцепления использовались гидромуфты, в автоматах — гидротрансформаторы.

Планетарный редуктор

Сегодня планетарные МКП широко используются в гусеничной технике, в том числе и военной — в танках, тягачах, транспортерах. В авиационных турбинах, в металлорежущих станках — в качестве редукторов.

Очень популярны планетарные механический коробки передач, встроенные в заднюю втулку велосипедного колеса. Эти коробки легки, долговечны, эффективны и просты в эксплуатации, поскольку не требуют какого-либо обслуживания. В то же время они повышают стоимость велосипедов и не применяются в спортивных моделях — из-за большой массы (порядка 1,5-2 кг) и меньшей ремонтопригодности по сравнению с открытыми устройствами перевода цепи параллелограммного типа.

Достоинства и недостатки планетарных КП

К достоинствам планетарных коробок следует отнести компактность. Все детали планетарной КП вращаются вокруг одной оси. В них нет валов, ползунов и последовательно расположенных шестерен. В результате такая коробка занимает примерно столько же места, сколько одно-двухдисковое сцепление.
В то же время планетарные коробки способны передавать очень большой крутящий момент, что обуславливает их применение в тяжелой (в частности, танковой) технике. Эта особенность объясняется тем, что крутящий момент равномерно распределяется на сателлиты (которых может быть больше трех), зубья которых испытывают меньшие по сравнению с двух-трехвальными КП механические нагрузки. Планетарные коробки отличаются повышенным ресурсом и простотой обслуживания.
Конструкция планетарных коробок позволяет легко организовать систему управления — оснастить элементы КП ленточными тормозами и блокировочными муфтами (поясним: первые нужны для плавной остановки вращения шестерен, вторые — для окончательной блокировки и, соответственно, переключения передачи).
Наконец, правильно спроектированная планетарная КП с верно подобранным передаточным отношением шестерен имеет более высокий коэффициент полезного действия, чем двух-трехвальные механические КП.
Но вместе с тем есть у планетарных коробок и недостатки. Главный из них — сложность с проектирования и производства многоступенчатых КП. В автоматических коробках для получения трех и более ступеней переключения приходится прибегать к каскадным планетарным системами. Это усложняет КП и, соответственно, снижает ее КПД и надежность.
В наши дни наработки в области планетарных автомобильных коробок передач используются в производстве автоматических планетарных коробок, которые полностью вытеснили механические КП этого типа. Вместе с полуавтоматическими и бесступенчатыми трансмиссиями (прежде всего, с вариаторными системами) АКП широко используются в легковых автомобилях среднего и высокого класса. Благодаря эксплуатационным удобствам АКП пользуются повышенной популярностью и постепенно вытесняют механические КП с ручным управлением из автомобилей бюджетного класса.

Как работает автоматическая коробка передач?

Трансмиссия 6L50 — шестиступенчатая автоматическая коробка передач Hydra-Matic от GM для заднеприводных и полноприводных автомобилей.

• В автомобилях с автоматом нет педали сцепления.
• В автомобилях с автоматом не нужно переключать передачи. Как только Вы поставите селектор в положение Drive, переключение происходит автоматически.

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка-автомат. Мы начнем с рассказа об основном компоненте такого типа коробки — планетарной передачи.

Назначение автоматической коробки передач

Расположение автоматической коробки передач.

Также как и механическая коробка передач, коробка-автомат позволяет двигателю работать в ограниченном диапазоне оборотов, обеспечивая широкий диапазон скоростей.

Без трансмиссии было бы доступно только одно передаточное отношение, и это отношение выбиралось бы в зависимости от необходимой максимальной скорости. Если Вам нужна максимальная скорость 120 км/ч, то такое передаточное отношение соответствует третьей передаче в большинстве автомобилей с механической коробкой.

Но, скорее всего, вы никогда не пробовали водить только на третьей передаче. А если и пробовали, то, наверняка, замечали, что при трогании автомобиль не обеспечивает разгон, а на максимальной скорости тахометр уходит в красную зону. Такой автомобиль быстро выйдет из строя, и его будет практически невозможно водить.

По этой причине в трансмиссии присутствуют передачи для наиболее эффективного использования крутящего момента двигателя и обеспечения работы двигателя на соответствующих оборотах. При буксировке или перевозке тяжелых грузов, коробка передач нагревается настолько сильно, что трансмиссионная жидкость может загореться. Для защиты трансмиссии от серьезных повреждений, водителям, занимающимся буксировкой, рекомендуется покупать автомобили с охладителем масла коробки передач.

Основным различием между механической и автоматической коробками передач является то, что механическая коробка блокирует и разблокирует шестерни для обеспечения различных передаточных отношений, в то время как в автоматической коробке один и тот же набор шестерен обеспечивает различные передаточные отношения. Планетарная передача является механизмом, применяющимся в автоматической коробке передач.

Давайте рассмотрим, как работает планетарная передача.

Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни

• Хитроумную планетарную передачу
• Ленточные тормоза для блокировки элементов передачи
• Муфты, работающие в масле, для блокировки других элементов передачи
• Достаточно необычная гидравлическая система, которая управляет работой ленточных тормозов и муфт
• Большой шестеренчатый насос для циркуляции трансмиссионной жидкости

• Солнечная шестерня
• Сателлиты и водило
• Кольцевая шестерня

Двухступенчатая планетарная передача

В трансмиссии такого типа используется набор шестерен, который называется двухступенчатая планетарная передача. Она выглядит, как обычная планетарная передача, но, на самом деле, это две объединенные планетарные передачи. В ней используется одна кольцевая шестерня, которая всегда является выходной, а также две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Давайте рассмотрим некоторые элементы:

Расположение шестерней в коробке. Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.

Муфты и ленточные тормоза в автоматической коробке передач

Каждое передаточное отношение коробки соответствует определенной передаче. Если говорить о повышающей передаче:

В коробке передач с повышающей высшей передачей, вал, соединенный с корпусом гидротрансформатора (который прикреплен к маховику двигателя), соединен с водилом при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня вращается свободно, в то время как большая солнечная шестерня блокируется ленточным тормозом повышающей передачи. В данном случае, отсутствуют элементы, соединенные с турбиной; входной крутящий момент идет от гидротрансформатора.

Для перехода в режим повышающей передачи требуется сопряжение и блокировка различных элементов при помощи муфт и ленточных тормозов. Водило соединяется с гидротрансформатором при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня отсоединяется от турбины при помощи муфты для обеспечения свободного вращения. Большая солнечная передача удерживается ленточным тормозом для предотвращения вращения. Каждое переключение передачи вызывает последовательность подобных событий, в которых задействованы различные муфты и ленточные тормоза. Давайте рассмотрим ленточные тормоза.

Ленточные тормоза

Ленточный тормоз
Поршни, приводящие ленточные тормоза в действие, представлены на фото.

На фото выше изображены два поршня, приводящие в действие ленточные тормоза. Гидравлическое давление нагнетается в цилиндр несколькими клапанами, в результате чего поршни давят на ленточный тормоз, и шестерня блокируется.

Работа муфт в коробке передач осуществляется немного сложнее. В автоматической коробке передач используются четыре муфты. Каждая муфта приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением, которая поступает в поршень каждой муфты. Пружина обеспечивает возврат муфты в начальное положение при отсутствии давления. Ниже представлен поршень и барабан муфты. Обратите внимание на резиновую прокладку поршня — она меняется при капитальном ремонте коробки передач.

Одна из муфт коробки передач
Диски муфты

Автоматическая коробка передач: гидравлика, насосы и центробежный регулятор

• При работе в режиме повышающей передачи (четырехступенчатая коробка), трансмиссия автоматически выбирает передачу, соответствующую скорости автомобиля и положению педали газа.
• При медленном разгоне, переключение передач происходит на более низких оборотах, чем когда Вы до конца нажимаете на педаль газа.
• При нажатии газа в пол, коробка переходит на более низкую передачу.
• При переводе селектора на пониженную передачу, коробка переходит на более низкую передачу, независимо от скорости автомобиля. Если автомобиль едет слишком быстро, коробка ждет до замедления, после чего переходит на пониженную передачу.
• При выборе второй передачи, коробка не переходит ни на повышенную, ни на пониженную передачу, даже при полной остановке автомобиля, если Вы не переведете селектор в другое положение.

Насос
В автоматической коробке передач используется насос, который называется шестеренчатый насос. Данный насос обычно располагается на корпусе коробки передач. Насос подает жидкость из поддона коробки в гидравлическую систему. Насос также питает охладитель масла коробки передач и гидротрансформатор.

Шестеренчатый насос автоматической коробки передач

Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора для обеспечения скорости вращения, одинаковой с двигателем. Внутренняя шестерня вращает коронную. При вращении шестерней, жидкость, с одной стороны, подается в серповидную полость, с другой — поступает в гидравлическую систему.

Центробежный регулятор
Центробежный регулятор представляет собой "умный" клапан, который "сообщает" коробке передач скорость движения автомобиля. Он подключается на выходе, поэтому, чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения центробежного регулятора. В центробежном регуляторе установлен подпружиненный клапан, степень открытия которого зависит от скорости вращения регулятора — чем выше скорость вращения, тем больше открывается клапан. Жидкость от насоса подается на регулятор через ведомый вал.

Чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения регулятора, тем больше открывается клапан, и тем выше давление подаваемой жидкости.

Центробежный регулятор

Схема и устройство планетарной передачи АКПП

Акпп

Планетарная передача — это тип зубчатой ​​передачи, используемой в механических и автоматических трансмиссиях. Помимо преобразования вращения, «планетарий» может добавлять и уменьшать мощности. Познакомившись с планетарным механизмом — что это такое, как работает, по каким критериям оценивается коробка передач, станет понятно устройство и характеристики АКПП. В случае поломки расчет трансмиссии поможет выбрать надежный и долговечный механизм.

Устройство и принцип работы

Планетарная передача — это конструкция шестерен, которые перемещаются вокруг центра. По центральной оси расположены колеса разного диаметра:

• маленькие солнечные с наружными зубцами;
• большая коронка или эпицикл с внутренними зубцами.

Между колесами движутся спутники. Их вращение напоминает движение планет солнечной системы. Оси сателлитов механически связаны с вектором, который вращается вокруг центральной оси.

Простое планетарное устройство блокировки:

• 1 эпицикл;
• 1 солнечное колесо;
• 1 перевозчик.

Планетарная передача каскадно состоит из двух или более звеньев на валу для получения широкого диапазона передач. Основная кинематическая характеристика зубчатой ​​передачи — передаточное число.

Принцип действия планетарной коробки заключается в блокировке одного из основных элементов и передаче вращения через ведущее колесо. Для остановки элемента используются тормозные ленты, замковые соединения, конические шестерни. Передаточное число меняется в зависимости от схемы затяжки. Принцип работы планетарного механизма удобнее описать на примере:

1. Заводная головка заблокирована.
2. Дерево дает крутящий момент на солнце.
3. Вращение солнца заставляет планеты катиться вместе с ним.
4. Курьер становится рабом, возвращая более низкую передачу.

Управляя элементами простого «планетария», они получают разные характеристики:

Как работает планетарный редуктор в автоматической коробке передач

Эффективность простой передачи достигает 0,97.

Планетарная передача с одной степенью свободы становится планетарной передачей. Две степени образуют дифференциал. Дифференциал суммирует моменты на ведущем колесе от главных звеньев трансмиссии.

Ресурс АКПП, пробег и продолжительность работы АКПП

Разновидности планетарных передач

По количеству ступеней планетарные механизмы делятся на:

• один ряд;
• многорядный.

Планетарная передача солнечной шестерни, однопоточного, водила и эпициклических сателлитов будет однорядной. Замена сателлитов на двуглавые усложняет конструкцию, делая ее двухрядной.

Многоступенчатый планетарный редуктор представляет собой серию однорядных приводов. Эта схема позволяет суммировать передаточные числа и получать большие значения. 4-ступенчатые АКПП состоят из двухрядных планетарных структур, 8-ступенчатые — четырехрядные.

В автоматических трансмиссиях используются схемы, названные именами изобретателей:

• Механизм Вильсона представляет собой трехрядную конструкцию, в которой соединены корона первого, опора второго и корона третьего ряда. Количество передач — 5 прямых и 1 обратная.
• Механизм Лепелетье состоит из 3 простых планетарных шестерен, расположенных соосно. Количество передач — 6 прямых и 1 обратная.
• Схема Симпсона — 2 передачи с общей солнечной шестерней. Держатель второго ряда оборудован тормозом. Венец первого ряда и солнце жестко соединены с коленчатым валом через два замковых соединения. В механизме реализованы следующие методы: нейтральный; 1,2,3 шестерни; инверсия.

По типу зубчатых передач планетарные редукторы делятся на:

• цилиндрический;
• волна;
• червь.
• коническая;

Различные типы используются для передачи крутящего момента между параллельными или угловыми валами. А также в механизмах, требующих низких или высоких кинематических характеристик.

Характеристики основных разновидностей этого устройства

В конструкции планетарного ряда автоматических трансмиссий используются различные типы шестерен. Выделяют три основных наиболее распространенных: цилиндрическую, коническую и волнистую.

Цилиндрические

Шестерни передают крутящий момент между параллельными валами. Конструкция цилиндрической трансмиссии включает две и более пары колес. Форма зубьев шестерни может быть прямой, косой или шевронной. Цилиндрическая схема проста в изготовлении и использовании. Применяется в коробках передач, бортовых передачах, передачах. Передаточное число ограничено размером механизма: для колеса оно достигает 12. КПД 95%.

Прочтите назначение кнопки разблокировки блокировки переключения передач на автоматической коробке передач

Конические

Колеса конической формы преобразуют и передают вращение между валами, расположенными под углом от 90 до 170 градусов. Зубья нагружены неравномерно, что снижает максимальный крутящий момент и силу. Наличие сил на осях усложняет конструкцию опор. Для плавного соединения и повышенной прочности используется круглая форма зубцов.

Производство конических зубчатых колес требует высокой точности и, следовательно, является дорогостоящим. Угловые конструкции используются в редукторах, воротах, фрезерных станках. Передаточное число конических механизмов для средних автомобилей не превышает 7. КПД — 98%.

Волновые

В волновой передаче нет солнечных шестерен и планетарных шестерен. Внутри зубчатого венца установлена ​​гибкая шестерня овальной формы. Держатель действует как генератор волн и выглядит как овальный кулачок на специальном подшипнике.

Гибкое колесо из стали или пластика деформируется под действием опоры. По большой геометрической оси зубья входят в зацепление с коронкой на всю рабочую высоту, по малой оси зацепления нет. Движение передается волной, создаваемой гибкой шестерней.

В волновых механизмах КПД увеличивается при передаточном числе выше 300. Волновая передача не работает в схемах с кинематической характеристикой ниже 20. Коробка передач обеспечивает КПД 85%, множитель — 65%. Конструкция используется в промышленных роботах, манипуляторах, авиационной и космической технике.

Достоинства и недостатки планетарных передач

Планетарная передача превосходит простые зубчатые передачи такой же мощности по компактности и в 2 — 3 раза меньшему весу. Благодаря использованию нескольких планетарных шестерен достигается зацепление 80% зубьев. Увеличивается грузоподъемность механизма и уменьшается давление на каждый зуб.

Кинематическая характеристика планетарного редуктора достигает 1000 при уменьшенном количестве шестерен без использования многорядных конструкций. Помимо трансмиссии планетарный контур может работать как дифференциал.

Благодаря центрированию валов планетарных шестерен собирать машины проще, чем другие редукторы.

Использование планетарной передачи в автоматической коробке передач снижает уровень шума внутри автомобиля. Сбалансированная система обладает высокой виброустойчивостью за счет гашения вибрации. Соответственно уменьшаются вибрации тела.

Недостатки планетарной передачи:

• сложное производство и высокая точность сборки;
• подшипники устанавливаются в сателлиты, которые выходят из конструкции быстрее шестерни;
• с увеличением передаточных чисел КПД снижается, поэтому необходимо усложнять конструкцию.

Читайте, какая коробка передач надежнее и лучше: робот, вариатор или автомат

Передаточное число планетарных передач

Трансмиссия — это соотношение между частотой ведущего вала планетарной передачи и частотой ведомой. Определить его стоимость визуально не удастся. Механизм приводится в движение по-разному, а это значит, что передаточное число в каждом случае разное.

Для расчета передаточного числа планетарного редуктора учитывается количество зубьев и система блокировки. Допустим, у солнечной шестерни 24 зуба, у сателлита — 12, а у короны — 48. Вектор фиксирован. Солнце становится лидером.

Сателлиты начнут вращаться со скоростью, передаваемой солнечной шестерней. Передаточное число: -24/12 или -2. Результат означает, что планеты вращаются в направлении, противоположном Солнцу, с угловой скоростью в 2 оборота. Сателлиты вращают заводную головку и вращают ее на 12/48 или ¼ оборота. Колеса с внутренней блокировкой вращаются в одном направлении, поэтому число положительное.

Суммарное передаточное число равно отношению количества зубьев ведущего колеса к количеству зубьев ведомого: -24/48 или -1/2 оборота на корону по отношению к солнцу когда несущая закреплена.

Если вектор направлен к солнцу над головой, передаточное число равно (1 + 48/24) или 3. Это максимальное число, которое может предложить система. Наименьшее соотношение получается, когда корона зафиксирована и момент, приложенный к держателю: (1 + / (1 + 48/24)) или 1/3.

Передаточные числа простой планетарной схемы: 1,25 — 8, многоступенчатой: 30 — 1000. С увеличением кинематической характеристики КПД снижается.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Количество зубьев колес выбирается на первом этапе расчета планетарной схемы в соответствии с заданным передаточным числом. Конструктивная особенность планетарного блока — соответствие требованиям правильной сборки, центровки и близости механизма:

• зубцы сателлитов должны совпадать с впадинами солнца и эпицикла;
• планеты не должны бить друг друга зубами. На практике используется не более 6 сателлитов из-за сложности равномерного распределения нагрузки;
• оси кареты, солнце и короны должны совпадать.

Основное передаточное число выбора зубьев шестерни через передаточное число выглядит так:

i = 1 + Zcorona / Zsole,

где i — передаточное число;

Читать Устройство и принцип работы гидромеханической трансмиссии

Zn — количество зубцов.

Условие соосности выполняется при одинаковом межосевом расстоянии солнечного колеса, коронки и опоры. Для простой планетарной передачи проверьте межосевое расстояние между центральными колесами и сателлитами. Равенство должно удовлетворять формуле:

Zcorona = Zsole + 2 × Z спутник.

Чтобы сохранить пространство между планетами, сумма радиусов соседних шестерен не должна превышать осевое расстояние между ними. Условие соседства с солнечным колесом проверяется по формуле:

sin (π / c)> (Zs satellite + 2) / (Zsole + Zs satellite),

где c — количество спутников.

Планетарные колеса равноудалены, если отношение зубьев короны к солнцу и количество сателлитов оказывается целым числом:

где Z — целое число.

Расчет на прочность планетарных передач

Расчет сопротивления планетарных шестерен проводится так же, как и для прямозубых шестерен. Рассчитайте каждое обязательство:

• внешний — между солнцем и планетарными колесами;
• внутренний — между планетами и короной.

Если колеса изготовлены из одного материала и силы зацепления одинаковы, то рассчитывается наименее прочное соединение — внешнее.

Алгоритм расчета следующий:

1. Выберите схему обмена.
2. Определяются исходные данные: передаточное число i, крутящий момент Tvyh и частота вращения выходного вала Uout.
3. Количество зубьев выбирается, проверяя условия монтажа и близость планетарных шестерен.
4. Рассчитываются угловые скорости колес.
5. Рассчитайте КПД и моменты выходных валов.
6. Рассчитывается сила обязательства.

При расчете момента учитывается количество планетарных шестерен и неравномерная нагрузка на их зубья. Введите поправочный коэффициент η = 1,5… 2, если нет компенсационных мер:

• более высокая точность производства;
• радиальная подвижность солнца, короны или носителя;
• использование эластичных элементов.

Расчет шестерен выполняется по двум критериям:

• контактная сила, т.е сопротивление рабочих поверхностей зубьев под нагрузкой;
• напряжение изгиба, усталостное разрушение.

Расчет контактного усилия сводится к проверке условия, что напряжение σн не превышает допустимого значения. Расчеты производятся по формуле Герца для цилиндрических поверхностей с добавлением коэффициентов уточнения. В результате получается величина колесной базы, основная геометрическая характеристика зубчатой ​​передачи:

d = K × η × ∛ (T × Kn (i ± 1)) / (Ψ × i × [σn] ^ 2),

где К — вспомогательный коэффициент для звездочек, МПа;

η — коэффициент неравномерности;

Т — крутящий момент, Н × мм;

Кн — коэффициент нагрузки;

Переналадка, замена и зачем нужна тормозная лента в АКПП

Ψ — коэффициент ширины колеса 0,75;

i — передаточное число;

[σн] — допустимое контактное напряжение, МПа. Он определяется коэффициентом прочности и пределом выносливости.

После определения геометрии трансмиссии проверяется условие сопротивления:

н = <310 / (d × i)>× √ (T × Kn (i + 1) ^ 3) / (Ψ × d) ≤ [σн]

При расчете прогиба принимается условие, что вся нагрузка передается на пару зубцов и прикладывается к ее вершине. Расчетное напряжение не должно превышать допустимое:

f = (M / W) — (F / (b × s) ≤ [σf],

где M — изгибающий момент;

W — момент осевого сопротивления;

F — сжимающая сила;

б, с — размер зуба в срезе;

[σf] — допустимое напряжение изгиба. Это зависит от предела прочности, шероховатости, погрешности изготовления зубьев.

Советы по подбору планетарного редуктора

Перед выбором планетарной коробки передач выполняется точный расчет режимов нагрузки и работы механизма. Определите тип трансмиссии, осевые нагрузки, температурный диапазон и типоразмер коробки передач. Для тяжелой спецтехники, где требуется высокий крутящий момент на малых оборотах, выбирают коробку передач с большим передаточным числом.

Для снижения угловой скорости без снижения крутящего момента используется привод с электродвигателем и коробкой передач. При выборе мотор-редуктора учитывайте:

• рабочая нагрузка;
• частота вращения входного и выходного валов;
• мощность электродвигателя;
• крутящий момент выходного вала;
• сборочный чертеж.

Область применения планетарных передач

Планетарная схема используется в:

• редукторы;
• в приводах самолетов;
• ведущие мосты тяжелой техники;
• автоматические и механические коробки передач;
• дифференциалы машин, устройств;
• кинематические схемы металлорежущих станков.

Планетарный редуктор применяется в агрегатах с изменяемым передаточным числом, тормозящим вектор. В гусеничных машинах элементы планетарного механизма не блокируются из-за сложения потоков мощности.

Заключение

Планетарные трансмиссии в автоматических трансмиссиях доказали свою эффективность на протяжении десятилетий со времен Ford T: компактные размеры, малый вес, высокие скорости, надежность и долговечность. Планетарная схема способна передавать вращение и управлять потоками мощности, поэтому нашла применение в авиации, машиностроении и промышленности.

Чтобы не запутаться с выбором конструкции, производится точный расчет геометрии и прочности зубчатой ​​передачи, сверяясь с допустимыми значениями. Ошибки в расчетах вызывают чрезмерную нагрузку на шестерни, поломку и износ зубьев.