Автоматическая коробка передач

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Адыгея

«Красногвардейский аграрно-промышленный техникум»

Методическая разработка урока по устройству автомобилей

Тема: Автоматическая коробка передач

Разработал

преподаватель спецдисциплин

Тлишев Руслан Аскерович

Тема урока: Автоматическая коробка передач легкового автомобиля

Цель урока: дать представление о назначении, устройстве и принципе работы автоматической коробки передач

Задачи:

-Назвать различия в устройстве механических и автоматических коробок передач.

-Приобрести знания по устройству и работе автоматической коробки передач.

Место проведения: учебный кабинет.

Оснащение урока: мультимедийное оборудование, автоматическая коробка передач (макет).

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

Вопрос студентам: Какие автоматические коробки передач вы знаете?

1. Изложение нового материала. (Время проведения занятия 4 часа)

В целях обеспечения безопасности дорожного движения необходимо создать водителю такие условия труда, которые не отвлекали бы его от выполнения основных профессиональных обязанностей — безопасного управления автомобилем с целью доставки груза (пассажиров) в полной сохранности в заданное время в нужное место.

Конструкция автомобиля должна соответствовать этим основным требованиям, то есть необходимо предусмотреть установку автоматических систем процессами управления, которые позволят автоматике взять на себя функции управления автомобилем, не отвлекая водителя от дороги. Особенно актуальной является установка автоматизированных систем управления на городские маршрутные автобусы. Установка этих систем позволит сконцентрировать внимание водителя на процессе посадки и высадки пассажиров, при маневрировании, разгоне и торможении.

Автоматическая трансмиссия является одним из элементов автоматизированных систем процессами управления автомобилем.

В настоящее время на современных автомобилях используется два типа автоматических трансмиссий:

• Фрикционные бесступенчатые передачи с гибкой связью (клиноременные вариаторы);

• Гидромеханические передачи со ступенчатой коробкой передач.

Фрикционные передачи с гибкой связью

Гидромеханические ступенчатые передачи

Гидромеханические передачи, применяемые на автомобилях, разнообразны как по конструкции гидротрансформатора, так и по конструкции ступенчатой коробки передач.

Первый экспериментальный гидротрансформатор был построен в Германии в 1908 году. В 1938 году американской фирмой Chrysler гидромуфта в качестве агрегата, играющего роль сцепления, впервые была установлена на автомобиль. А в 1948 году для установки на легковой автомобиль Buick корпорацией GMC был разработан первый трансформатор—муфта. Это была пятиэлементная конструкция, предназначенная для новой трансмиссии Dynaflow.

Схемы конструкций наиболее широко применяемых в настоящее время гидротрансформаторов приведены ниже.

На легковых автомобилях в большинстве случаев устанавливают одноступенчатые трехколесные комплексные гидротрансформаторы (позиция а). В этом гидротрансформаторе имеется три колеса:

• насосное, обозначенное на схеме буквой Н;

• турбинное, обозначенное буквой Т;

• реакторное , обозначенное буквой Р.

Реакторное колесо установлено на муфте свободного хода.

Некоторые гидротрансформаторы оборудованы кроме насосного (Н) и турбинного(Т) колес, двумя реакторными колесами (Р1 и Р2). Такой гидротрансформатор приведен на схеме б). Гидротрансформаторы с двумя реакторами применяются для повышения КПД довольно в узком диапазоне передаточных отношений.

В одноступенчатых и многоступенчатых гидротрансформаторах часто применяют блокировку гидротрансформатора на высоких оборотах, когда КПД гидротрансформатора падает и имеется предпосылка для перевода его в режим фрикционной муфты (схемы в и г).

В сочетании с гидротрансформатором на легковых автомобилях применяется трех или четырехступенчатые коробки передач, обычно планетарные с автоматическим переключением передач.

В этом Учебном элементе мы подробно разберем назначение и принцип работы гидротрансформатора.

Гидродинамические передачи (гидротрансформаторы)

Простейший гидротрансформатор включает три лопастных колеса:

• Насосное колесо Н (насос), вал которого связан с коленчатым валом двигателя;

• Турбинное колесо Т (турбина), связанное с трансмиссией;

• Реакторное колесо Р (реактор), закрепленное в картере гидротрансформатора.

При вращении насосного колеса жидкость, заполняющая гидротрансформатор, циркулирует по кругу (на схеме путь жидкости показан стрелками), трансформируя момент, передаваемый на турбинное колесо.

Основными параметрами, по которым оценивают гидротрансформатор, являются:

• Передаточное отношение I;

• Коэффициент трансформации К;

• Коэффициент полезного действия;

• Коэффициент момента на валу насоса _н;

• Коэффициент прозрачности П.

Передаточным отношением называют отношение угловых скоростей валов турбины и насоса.

Например:

• угловая скорость вращения насосного колеса, соединенного с маховиком двигателя — 1000об/мин. н = 1000 об/мин.

• Угловая скорость вращения турбинного колеса, соединенного с первичным валом коробки передач — 900 об/мин.т = 900 об/мин.

• Тогда передаточное отношение определится формулой:

i=т/н = 900/1000 = 0,9

Коэффициентом трансформации называют отношение моментов сил на турбинном и насосном колесах гидротрансформатора.

Например:

• Крутящий момент на насосном колесе, соединенным с маховиком двигателя — 150 Нм. Мн = 150 Нм.

• Крутящий момент, создаваемый потоком масла на турбинном колесе, соединенным с первичным валом коробки передач — 300Нм.

Мт = 300Нм.

• Коэффициент трансформации будет определятся по формуле:

К = Мт/ Мн= 300/150 =2

Вполне возможно, что вас озадачило то, что коэффициент трансформации оказался больше единицы. Это вполне нормально. Примите это пока на веру, а чуть позже мы объясним физический смысл этого явления.

Коэффициент полезного действия — параметр, определяющий экономичность работы гидротрансформатора.

КПД гидротрансформатора определяется по следующей зависимости:

гт = Nт/Nн = Мт т / (Мн н ) = K i

Рассмотрим отдельно следующую зависимость:

гт =Мт т / (Мн н ) = K i

Очевидно, что КПД не может быть больше единицы. В рабочем диапазоне КПД гидротрансформатора может находиться в пределах от 0,85 до 0,92. В комплексном гидротрансформаторе, в котором реактор установлен на муфте свободного хода, максимальное значение КПД может быть доведено до 0,97.

Из последней формулы видно, что если КПД гидротрансформатора принять за постоянную величину, то с ростом частоты вращения турбинного колеса значение передаточного отношения будет приближаться к единице, а коэффициент трансформации будет уменьшаться. Максимального значения коэффициент трансформации может достигнуть при полностью остановленной турбине, когда угловая скорость турбинного колеса будет равна нулю.

Коэффициент момента на валу насоса _н — является безразмерной величиной, характеризующей распределение нагрузки на лопастное колесо на его активном диаметре.

Активный (наибольший диаметр лопастного колеса обозначен на схеме как Dак

Коэффициент момента на валу насоса определяется по формуле:

Момент, передаваемый насосом, определяется по формуле:

Мн = н ²_нD⁵_ак

Как видно из формулы, момент, передаваемый насосом, пропорционален пятой степени активного диаметра насосного колеса. Благодаря этому гидротрансформатор, передающий большую мощность, может иметь небольшие размеры.

Коэффициент прозрачности П. — ток же безразмерная величина, характеризующая свойство трансформатора нагружать двигатель, то есть способность турбинного колеса играть роль насосного при частоте вращения турбинного колеса большей, чем частота вращения насосного колеса. Такое явление может наблюдаться при движении автомобиля под гору при отпущенной педали газа (торможение двигателем).

Коэффициент прозрачности можно охарактеризовать отношением коэффициента момента насоса при остановленной турбине (т =0) к коэффициенту момента насоса при коэффициенте трансформации К=1

В зависимости от конструкции гидротрансформатора возможны три варианта:

• Непрозрачный гидротрансформатор П=1— при изменении режима работы турбины не изменяется нагрузочный режим насоса, а, следовательно, и двигателя;

• Гидротрансформатор с прямой прозрачностью П1— увеличение нагрузки турбины влечет увеличение нагрузки на двигатель. Для автомобильных гидротрансформаторов коэффициент прозрачности обычно находится в диапазоне П = 1,2 — 2,5

• Гидротрансформатор с обратной прозрачностью П автомобилях не применяется.