Как и почему движется автомобиль?
Откуда возникает движущая сила, если автомобиль не толкают как тележку и его не тянет лошадь? Почему он едет? Что такое избыточная мощность? Как ни странно, на эти вопросы не всякий может ответить. Между тем, вопрос этот весьма прост, и разобраться в нем по силам даже школьнику
Многие из нас встречали картинку: улица прошлого века, и на мостовой — экипаж без лошадей. Такими примерно были «самобеглые коляски» русских изобретателей Шамшуренкова и Кулибина. Катил «самобеглую» стоявший на педалях человек. Его «механическая энергия » передавалась на ведущие колеса, которые и толкали коляску. Этот же принцип лег в основу другого «самодвижущегося экипажа», появившегося позднее, — автомобиля. Только источником механической энергии у него стал двигатель внутреннего сгорания. Как же его энергия приводит в движение автомобиль?
Где толкающая сила?
Рычаг-помощник
Откуда же она возникает, если автомобиль не толкают как тележку и его не тянет лошадь?
Первый вариант — толкаем рычагом непосредственно тележку. Она сдвинется и в том случае, когда рычаг воздействует прямо на ось колеса, причем плечо, на которое действует рука, получается вдвое большим. Эту работу можно облегчить — придавить рычаг с такой силой, чтобы, опираясь на дорогу, его нижний конец не проскальзывал. Останется лишь непрерывно переставлять его.
А если прилагать силу к верхней части колеса по касательной к окружности? Тогда полоску, выделенную на рисунке посредине пунктиром, можно рассматривать как такой же рычаг, бес машины прижимает ведущее колесо к дороге — оно не пробуксовывает, значит, нижний конец нашего «рычага» как бы удерживается колышком и ось колеса переместится под действием силы F.
Когда ось продвинется несколько вперед — колесо провернется и «конец рычага» — точка 1 уже не будет соприкасаться с дорогой. Ее место займет точка 2, затем точка 3 и так далее.
Таким образом, колесо можно рассматривать как бы состоящим из бесконечного числа рычагов, непрерывно и последовательно сменяющих один другой. Оно удобнее рычага — ничего не нужно переставлять. Способ перекатывания повозки за обод колеса применяют, когда надо помочь лошади. Подобным образом поступают и артиллеристы, выкатывая вручную орудия на огневые позиции: это легче, ибо усилие на оси получается вдвое большим, чем в том случае, если толкать за станину.
Однако лучше не толкать и не тянуть колесо, а вращать. Так нельзя ли найти такой способ, чтобы не толкать и не тянуть колесо, перехватывая его все время за обод? Можно. Для этого достаточно передавать на колесо через ось вращающее усилие, или, как принято говорить в технике, подвести к нему крутящий момент. Крутящий момент стремится провернуть колесо, но этому препятствует сила трения, возникающая между ним и дорогой. Колесо как бы отталкивается от земли и начинает катиться. Здесь главный помощник — трение, без него движение невозможно. Известно, как беспомощен автомобиль, например, на льду.
Разные дороги и разные силы
Всё — «против»
По асфальту тележка катится легко. Но вот колеса попали на мягкий грунт или песок. Толкать ее,стало труднее. B чем дело? Возросла сила, которую в теории автомобиля называют силой сопротивления качению.
А если встретится подъем? Добавляется сила, стремящаяся скатить тележку.
А встречный ветер? Каждый из нас знает, как трудно двигаться, когда он сильный. Но мчащийся автомобиль сам ‘«устраивает» себе искусственный встречный ветер, и тем сильнее, чем больше скорость.
Кроме того, при разгоне тележку приходится толкать намного сильнее, чем при. равномерном движении: нужно преодолевать силы инерции.
Но ведь сначала надо тронуться с места. А для этого требуется самая большая толкающая сила. Хотим ускорить движение — надо преодолеть инерцию, опять, же необходимо увеличение толкающей силы. Съехали на плохую дорогу или поднимаемся в гору. И здесь толкающая сила должна намного возрасти. Обычно в зависимости от условий движения она меняется в несколько раз. Соответственно должен меняться и подводимый к колесам крутящий момент. Мы видим: чтобы автомобиль мог двигаться по различным дорогам и с разной скоростью, надо иметь возможность увеличивать и уменьшать крутящий момент на его колесах в широких пределах.
Упрямый характер
От двигателя — и колесам
Скорость вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания может изменяться примерно от пятисот, когда он работает на «холостом ходу», до нескольких тысяч оборотов в минуту. Казалось бы, можно двигаться с различной скоростью, даже если мотор непосредственно соединить с колесами: быстрее вращается вал двигателя — и, пожалуйста, с большей скоростью идет машина.
У бензинового «характер» хуже
Но вот дорога пошла в гору, и сразу автомобильный двигатель показывает свой «характер». Он значительно снижает обороты (труднее стало тянуть), но крутящий момент увеличивается недостаточно: на десять процентов, на тридцать, самое большое — на пятьдесят. У дизельных двигателей такая «приспособляемость» еще хуже. Давайте взглянем на график. Он показывает, как меняется величина крутящего момента бензинового автомобильного двигателя. Видно и самое худшее: с какого-то числа оборотов (в этом месте поставлена галочка) крутящий момент непрерывно уменьшается.
Действительно, при снижении числа оборотов с 4500 до 3000 крутящий момент возрос с 7 до 9 кгм. Но если подъем, допустим, потребовал большего, двигатель внутреннего сгорания не может справиться с этой задачей: необходимо увеличение момента, а он начинает уменьшаться, скорость движения резко падает — обороты двигателя идут на убыль… крутящий момент становится еще меньше…
В этом отношении для автомобиля больше подошли бы двигатели паровые или электромоторы, как бы отвечающие золотому правилу механики: при большой нагрузке они сбавляют обороты, а тянут сильнее. Но двигатель плюс котельная установка слишком громоздки для автомобиля, а возить на нем электростанцию просто невозможно. Двигатель же внутреннего сгорания обладает пока многими другими преимуществами. А на его «дурной характер» можно найти управу.
Выход есть!
Можно и быстро и медленно
Силы человека, работавшего на педалях «самобеглой» коляски, хватало на движение по ровной дороге. А на подъеме? Для его преодоления между «двигателем» и ведущими колесами был помещен специальный зубчатый барабан. Он позволял увеличить крутящий момент, подводимый к колесам, за счет скорости их вращения, — а следовательно, и скорости движения коляски. Крутящий момент увеличивался, когда ведущая шестерня соединялась с рядом зубьев барабана, расположенных дальше от оси (наибольшее плечо) и, наоборот, — уменьшался при укорочении плеча.
Так же меняется величина крутящего момента и в шестеренчатой передаче, распространенной в современной технике.
Это делает Коробка передач
И вперед и назад
Менять величину крутящего момента двигателя может механизм, в котором будет несколько пар зацепленных одна с другой шестерен, — допустим, три — с различными передаточными числами: 1:4; 1:2 и 1:1. Первые два позволяют увеличить крутящий момент (толкающую силу) в четыре или в два раза.
Вторая услуга. На рисунке коробка показана в положении «включена первая передача». Если расцепить и эту пару — вращение от двигателя к колесам передаваться не будет. Такое положение называется нейтральным.
При нейтральном положении двигатель не соединен с колесами, и поэтому его легко пустить, прогреть, не надо выключать при остановке перед светофором и т. п.
Третья услуга. Даже мотоцикл случается подать назад. Автомобилю — это просто необходимо. Надо и развернуться и встать под погрузку, подъехать к прицепу…
Чтобы трогаться плавно
Просто соединить шестерни первой передачи не удастся — одна вращается, другая неподвижна. А если включить передачу принудительно — машина «прыгнет» вперед или заглохнет двигатель, да и для зубьев шестерен это небезопасно.
Избавиться от таких неприятностей и плавно тронуться с места позволяет особый механизм — «сцепление», которое располагают между двигателем и коробкой. Оно имеет два положения: сцепление включено — крутящий момент передается на коробку; сцепление выключено — она отсоединена от двигателя.
Когда водитель нажмет ногой на левую педаль (так принято на автомобилях всего мира), диск, преодолевая усилие пружин, отходит от маховика. Мы говорим: сцепление выключено. Передача крутящего момента от двигателя прекращается, хотя его коленчатый вал и маховик продолжают вращаться.
В таком положении — педаль нажата — водитель включает передачу и, плавно отпуская педаль, постепенно приближает ведомый диск к гладкой поверхности маховика. В это время общая сила давления пружин все увеличивается и сила трения возрастает. Маховик постепенно, плавно увлекает диск, который со все уменьшающимся проскальзыванием начинает вращаться, и… машина плавно трогается. Успех этого процесса зависит от искусства водителя, поначалу частенько он проходит не совсем гладко.
Ну а теперь самое главное. Эту статью написал кандидат технических наук В. Гусев, еще в 1968 году… Как оказывается, по большому счету в автомобиле мало что изменилось с тех пор. Те же шестерни, коробки, рычаги. И все тот же ДВС, пусть и усовершенствованный. Качественного скачка, какой был при переходе от лошади к автомобилю, или при изобретении самолета, нет.
arkan.people.zr.ru
Как движется автомобиль — Энциклопедия журнала «За рулем»
Многие из нас встречали картинку: улица прошлого века, и на мостовой — экипаж без лошадей. Такими примерно были «самобеглые коляски» русских изобретателей Шамшуренкова и Кулибина. Катил «самобеглую» стоявший на педалях человек. Его «механическая энергия » передавалась на ведущие колеса, которые и толкали коляску. Этот же принцип лег в основу другого «самодвижущегося экипажа», появившегося позднее, — автомобиля. Только источником механической энергии у него стал двигатель внутреннего сгорания. Как же его энергия приводит в движение автомобиль?
Где толкающая сила?
Рычаг-помощник
Откуда же она возникает, если автомобиль не толкают как тележку и его не тянет лошадь?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберем способ, которым можно тележку передвигать, — при помощи рычага. А чтобы нижний конец его не скользил, — забьем в землю клин.
Первый вариант — толкаем рычагом непосредственно тележку. Она сдвинется и в том случае, когда рычаг воздействует прямо на ось колеса, причем плечо, на которое действует рука, получается вдвое большим. Эту работу можно облегчить — придавить рычаг с такой силой, чтобы, опираясь на дорогу, его нижний конец не проскальзывал. Останется лишь непрерывно переставлять его.
А если прилагать силу к верхней части колеса по касательной к окружности? Тогда полоску, выделенную на рисунке посредине пунктиром, можно рассматривать как такой же рычаг, вес машины прижимает ведущее колесо к дороге — оно не пробуксовывает, значит, нижний конец нашего «рычага» как бы удерживается колышком и ось колеса переместится под действием силы F.
Когда ось продвинется несколько вперед — колесо провернется и «конец рычага» — точка 1 уже не будет соприкасаться с дорогой. Ее место займет точка 2, затем точка 3 и так далее.
Таким образом, колесо можно рассматривать как бы состоящим из бесконечного числа рычагов, непрерывно и последовательно сменяющих один другой. Оно удобнее рычага — ничего не нужно переставлять. Способ перекатывания повозки за обод колеса применяют, когда надо помочь лошади. Подобным образом поступают и артиллеристы, выкатывая вручную орудия на огневые позиции: это легче, ибо усилие на оси получается вдвое большим, чем в том случае, если толкать за станину.
Однако лучше не толкать и не тянуть колесо, а вращать. Так нельзя ли найти такой способ, чтобы не толкать и не тянуть колесо, перехватывая его все время за обод? Можно. Для этого достаточно передавать на колесо через ось вращающее усилие, или, как принято говорить в технике, подвести к нему крутящий момент. Крутящий момент стремится провернуть колесо, но этому препятствует сила трения, возникающая между ним и дорогой. Колесо как бы отталкивается от земли и начинает катиться. Здесь главный помощник — трение, без него движение невозможно. Известно, как беспомощен автомобиль, например, на льду.
Разные дороги и разные силы
Все — «против»
По асфальту тележка катится легко. Но вот колеса попали на мягкий грунт или песок. Толкать ее,стало труднее. B чем дело? Возросла сила, которую в теории автомобиля называют силой сопротивления качению.
А если встретится подъем? Добавляется сила, стремящаяся скатить тележку.
А встречный ветер? Каждый из нас знает, как трудно двигаться, когда он сильный. Но мчащийся автомобиль сам ‘«устраивает» себе искусственный встречный ветер, и тем сильнее, чем больше скорость.
Кроме того, при разгоне тележку приходится толкать намного сильнее, чем при. равномерном движении: нужно преодолевать силы инерции.
Итак, автомобиль равномерно движется по хорошей горизонтальной дороге: нужна умеренная толкающая сила — лишь для того, чтобы преодолевать трение и сопротивление воздуха.
Но ведь сначала надо тронуться с места. А для этого требуется самая большая толкающая сила. Хотим ускорить движение — надо преодолеть инерцию, опять, же необходимо увеличение толкающей силы. Съехали на плохую дорогу или поднимаемся в гору. И здесь толкающая сила должна намного возрасти. Обычно в зависимости от условий движения она меняется в несколько раз. Соответственно должен меняться и подводимый к колесам крутящий момент. Мы видим: чтобы автомобиль мог двигаться по различным дорогам и с разной скоростью, надо иметь возможность увеличивать и уменьшать крутящий момент на его колесах в широких пределах.
Упрямый характер
От двигателя — и колесам
Скорость вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания может изменяться примерно от пятисот, когда он работает на «холостом ходу», до нескольких тысяч оборотов в минуту. Казалось бы, можно двигаться с различной скоростью, даже если мотор непосредственно соединить с колесами: быстрее вращается вал двигателя — и, пожалуйста, с большей скоростью идет машина.
У бензинового «характер» хуже
Но вот дорога пошла в гору, и сразу автомобильный двигатель показывает свой «характер». Он значительно снижает обороты (труднее стало тянуть), но крутящий момент увеличивается недостаточно: на десять процентов, на тридцать, самое большое — на пятьдесят. У дизельных двигателей такая «приспособляемость» еще хуже. Давайте взглянем на график. Он показывает, как меняется величина крутящего момента бензинового автомобильного двигателя. Видно и самое худшее: с какого-то числа оборотов (в этом месте поставлена галочка) крутящий момент непрерывно уменьшается.
Действительно, при снижении числа оборотов с 4500 до 3000 крутящий момент возрос с 7 до 9 кгм. Но если подъем, допустим, потребовал большего, двигатель внутреннего сгорания не может справиться с этой задачей: необходимо увеличение момента, а он начинает уменьшаться, скорость движения резко падает — обороты двигателя идут на убыль… крутящий момент становится еще меньше…
В том же диапазоне чисел оборотов современного тягового электродвигателя крутящий момент увеличивается примерно в четыре раза.
В этом отношении для автомобиля больше подошли бы двигатели паровые или электромоторы, как бы отвечающие золотому правилу механики: при большой нагрузке они сбавляют обороты, а тянут сильнее. Но двигатель плюс котельная установка слишком громоздки для автомобиля, а возить на нем электростанцию просто невозможно. Двигатель же внутреннего сгорания обладает пока многими другими преимуществами. А на его «дурной характер» можно найти управу.
Выход есть!
Можно и быстро и медленно
Силы человека, работавшего на педалях «самобеглой» коляски, хватало на движение по ровной дороге. А на подъеме? Для его преодоления между «двигателем» и ведущими колесами был помещен специальный зубчатый барабан. Он позволял увеличить крутящий момент, подводимый к колесам, за счет скорости их вращения, — а следовательно, и скорости движения коляски. Крутящий момент увеличивался, когда ведущая шестерня соединялась с рядом зубьев барабана, расположенных дальше от оси (наибольшее плечо) и, наоборот, — уменьшался при укорочении плеча.
Так же меняется величина крутящего момента и в шестеренчатой передаче, распространенной в современной технике.
И вперед и назад
Менять величину крутящего момента двигателя может механизм, в котором будет несколько пар зацепленных одна с другой шестерен, — допустим, три — с различными передаточными числами: 1:4; 1:2 и 1:1. Первые два позволяют увеличить крутящий момент (толкающую силу) в четыре или в два раза.
Схема такого механизма — коробки передач — показана на рисунке. В общем корпусе находятся три пары шестерен с разными передаточными числами. Шестерни ведомого вала, через который вращение передается к колесам, могут передвигаться вдоль него, все время вращаясь с ним. Действуя рычагом переключения, водитель может соединить любую пару и двигаться на любой из трех передач. Это первая услуга коробки.
Вторая услуга. На рисунке коробка показана в положении «включена первая передача». Если расцепить и эту пару — вращение от двигателя к колесам передаваться не будет. Такое положение называется нейтральным.
При нейтральном положении двигатель не соединен с колесами, и поэтому его легко пустить, прогреть, не надо выключать при остановке перед светофором и т. п.
Третья услуга. Даже мотоцикл случается подать назад. Автомобилю — это просто необходимо. Надо и развернуться и встать под погрузку, подъехать к прицепу…
В общем, ведущие колеса должны вращаться и назад. А двигатель? Его коленчатый вал вращается только в одну сторону. Значит, коробка должна иметь передачу заднего хода. Между ведущим и ведомым валами в зацепление вводится «лишняя» шестерня или две на общей оси, как показано на рисунке. Она и меняет направление вращения ведомого вала.
Чтобы трогаться плавно
Вот теперь плавно!
Просто соединить шестерни первой передачи не удастся — одна вращается, другая неподвижна. А если включить передачу принудительно — машина «прыгнет» вперед или заглохнет двигатель, да и для зубьев шестерен это небезопасно.
Избавиться от таких неприятностей и плавно тронуться с места позволяет особый механизм — «сцепление», которое располагают между двигателем и коробкой. Оно имеет два положения: сцепление
включено — крутящий момент передается на коробку; сцепление выключено — она отсоединена от двигателя.
Для передачи вращения здесь используется сила трения между маховиком и ведомым диском. Расположенные по окружности пружины прижимают диск к маховику, и он вращается вместе с ним — сцепление включено. В таком положении оно находится при движении автомобиля. Пружины обеспечивают такую силу трения, которая необходима для передачи крутящего момента двигателя, без пробуксовки
между маховиком и ведомым диском.
Когда водитель нажмет ногой на левую педаль (так принято на автомобилях всего мира), диск, преодолевая усилие пружин, отходит от маховика. Мы говорим: сцепление выключено. Передача крутящего
момента от двигателя прекращается, хотя его коленчатый вал и маховик продолжают вращаться.
В таком положении — педаль нажата — водитель включает передачу и, плавно отпуская педаль, постепенно приближает ведомый диск к гладкой поверхности маховика. В это время общая сила давления пружин все увеличивается и сила трения возрастает. Маховик постепенно, плавно увлекает диск, который со все уменьшающимся проскальзыванием начинает вращаться, и… машина плавно трогается. Успех этого процесса зависит от искусства водителя, поначалу частенько он проходит не совсем гладко.
Когда нужно переключить передачу — «перейти», например, при разгоне с первой на вторую или со второй на третью — водитель каждый раз нажимает на педаль сцепления.
wiki.zr.ru
КПП ZF — между двигателем и колёсами
В цехах, где производятся КПП ZF
Сейчас сборочный завод ZF Friedrich-shafen AG – одно из крупнейших промышленных предприятий Германии. Одна из самых сильных сторон деятельности компании ZF – механические и автоматические коробки передач (КПП), которые здесь выпускаются для грузовых автомобилей и автобусов. Разработкой, испытаниями и доводкой КПП занимается исследовательский центр, находящийся рядом с аэродромом, с которого 90 лет назад поднимались первые дирижабли графа Цеппелина. Сложные испытательные стенды, на которых новые КПП ZF проходят многочасовые испытания, работают в автоматическом цикле без участия инженеров. Результаты тестов, по которым разрабатываются программы внесения изменений в конструкцию узлов и агрегатов, обрабатываются также в автоматическом режиме.
В производственной программе компании ZF три семейства КПП для коммерческого транспорта: механические представлены серией Eco, автоматические – AS-Tronic. Автоматические КПП ZF семейства Ecomat-2 предназначены для автомобилей специального назначения и автобусов.
Механические коробки передач выпускаются компанией ZF более 80 лет. Серия Есо признана многими автомобилестроительными компаниями, выпускающими грузовые автомобили всех категорий полной массой от 6 до 60 т.
«Автоматы» тоже не новинки на конвейере во Фридрихсхафене – первая серийная автоматическая коробка появилась здесь 40 лет назад.
В весе пера
Механические КПП ZF Ecolite (самые маленькие в семье ZF), предназначенные для установки на автомобили полной массой до 6 т, – самое новое семейство, последнее поколение. При его разработке использованы результаты длительных поисков конструкторов и технологов. Коробки рассчитаны на передачу крутящего момента в диапазоне 500…1050 Н·м. Модель S5-42 – 5-ступенчатая КП с диапазоном передаточных чисел 8,63…1,00 перекрывает диапазон крутящего момента от 300 до 600 Н·м. Шестиступенчатая коробка S6-36/2 наиболее активно работает с крутящим моментом в диапазоне 350…750 Н·м; другая 6-ступенчатая коробка 6S 850 имеет ряд 6,75…0,78 с одной повышающей передачей и работает с максимальным крутящим моментом 850 Н·м.
Все КПП ZF семейства Ecolite могут дополняться валами отбора мощности серии ZF PTO.
Коробки этого типа устанавливают, например, на автомобили IVECO Daily как обычные бортовые автомобили и фургоны, так и на специализированные, где необходимо использование валов отбора мощности для привода навесного оборудования.
Шестиступенчатая коробка ZF AS-Tronic Lite, которая на конвейере с 2005 г., стала автоматизированным вариантом механической коробки Ecolite. По массогабаритным характеристикам и ряду передаточных чисел коробки AS-Tronic Lite полностью соответствуют механическим аналогам, но передают больший крутящий момент – 1050 Н·м. Они предлагаются на малотоннажные автомобили в качестве опции.
Средневесы
Девятиступенчатые КПП ZF Ecomid – основная механическая трансмиссия среднетоннажных автомобилей полной массой до 16 т. Единственный представитель этого семейства – коробка 9S 75/109 – выпускается в двух версиях.
Ряд передаточных отношений первой – 12,73…1,00, а максимальный крутящий момент около 1100 Н·м. Ее устанавливают на автомобили, работающие в городах, коммунальном хозяйстве, в промышленном транспорте, на строительстве – одним словом, где нужен широкий диапазон рабочих скоростей.
Вторая версия имеет передаточные числа от 9,48 до 0,75 с повышающей передачей и крутящий момент более 1300 Н·м. Ее предназначение – работа на магистральных грузовиках, в составе тягача с прицепом или полуприцепом. «Сжатый» ряд передаточных чисел рассчитан на движение с относительно стабильной скоростью и на большие расстояния.
Двенадцатиступенчатая версия АКП ZF AS-Tronic Mid – автоматический «двойник» механической коробки Ecomid. Ее выпускают с двумя вариантами передаточных чисел: 12,79…1,00 или 10,33…0,81. При этом максимальное передающее усилие AS-Tronic Mid заметно превосходит возможности коробки Ecomid (1600 Н·м против 1300).
Управление коробкой может осуществляться автономно или интегрироваться в общую систему управления автомобилем на основе CAN-шины (CAN-шина – единая медная шина, к которой подключены все электронные компоненты автоматизированной системы управления двигателем, тормозами, подвеской. Образуется единая компьютерная управляющая и диагностическая сеть, контролирующая все основные агрегаты автомобиля). Таким образом, она связана с блоком управлением двигателем EDC и комплексом управления тормозами ABS/ASR.
Когда вес имеет значение
В семейство самых больших механических КПП ZF Ecosplit входят две модели – 12- и 16-ступенчатая. Первая предназначена для эффективной передачи крутящего момента в диапазоне 1200…2250 Н·м, а более мощная вторая передает до 2750 Н·м. Они выпускаются в версиях direct drive (DD) или overdrive (OD). За 25 лет выпуска коробок этой серии ими оснащено более 1 млн грузовых автомобилей. Шестнадцатискоростные КПП ZF выпускаются четырех типов: 16S151, 16S181, 16S221, 16S251. Коробка передач ZF Ecosplit состоит из 4-скоростного редуктора, делителя передач, установленного спереди, и планетарного демультипликатора, установленного сзади, который служит для удвоения числа передач для движения вперед с 4 до 8. Делитель передач еще раз удваивает эти 8 передач. Он имеет две передачи (низшую и высшую), используя пары шестерен постоянного зацепления – одну или две. Таким образом, коробка всего имеет 16 передач вперед с небольшой разницей передаточных отношений между соседними передачами и 2 – назад. Небольшая разница передаточных отношений соседних пар коробки Ecosplit позволяет выбрать оптимальный режим движения в экономичном диапазоне числа оборотов двигателя. Кроме того, это облегчает управление КП и снижает уровень шума.
При схеме переключения «два Н» каждая из 8 передач для движения вперед и задний ход имеет свое собственное положение, изображенное на схеме. Нейтральные положения на линиях 3…4-й и 5…6-й передач.
Передачи делителя (B или Н) предварительно выбираются переключателем, кран срабатывает при выжимании сцепления. Разные усилия сопротивления пружин позволяют водителю хорошо чувствовать процесс переключения.
Коробки передач Ecosplit третьего поколения отличаются универсальностью применения и совместимостью с большим числом дополнительных агрегатов. Их можно, например, совместить с гидромуфтами WSK 400 или 440 и со встроенным вторичным замедлителем. КПП ZF Ecosplit могут поставляться со встроенными системами замедления Interder-2. Коробки этого семейства, наиболее полно отвечающие условиям эксплуатации грузовых автомобилей отечественного производства, применяются на автомобилях Минского автомобильного и Минского колесных тягачей заводов, «Яровитах», КамаАЗах, УралАЗах.
Разрабатывая автоматические КП (АКП) для тяжелых грузовых автомобилей, компания ZF спроектировала агрегаты, совмещающие отработанную технологию производства трансмиссий и современные электронные средства управления. Семейство автоматических коробок передач для автомобилей полной массой более 16 т называется AS-Tronic. Их конструкция позволяет водителю в любой момент перейти с автоматического режима работы трансмиссии на ручной и обратно.
В семейство входят два типа КПП ZF – 12-ступенчатая 12 AS 2301 и 16-ступенчатая 16 AS 2601. Первая комплектуется с силовыми агрегатами мощностью до 450 л.с. и крутящим моментом до 2300 Н·м. Вторая позволяет передавать момент до 2600 Н·м и мощность до 550 л.с. Конструктивно обе коробки выполнены по схеме с двумя промежуточными валами, встроенным делителем и планетарным демультипликатором.
Электронный блок управления КП постоянно связан с системами EDC, ABS, ASR через шину управления CAN.
В зависимости от замысла конструктора и дизайнера управление трансмиссией может осуществляться либо обычным рычагом, комбинацией рычага и переключателя режимов или рычагом, установленным на рулевой колонке. Оно включает комплекс самодиагностики с отображением состояния трансмиссии и выбранной передачи на информационном дисплее.
Коробки можно комплектовать валами отбора мощности с приводом от сцепления или выходного вала КП. Их также можно дополнять интардером, развивающим тормозную мощность до 500 кВт. В интардере нет вспомогательного контура циркуляции охлаждающей жидкости, а для охлаждения гидравлической жидкости используется встроенный теплообменник.
Ecomat – коробка сама по себе
Марка Ecomat появилась в производственной программе компании ZF четверть века назад. Однако первые планетарные АКП появились еще в 1961 г. под маркой 2 НР 45. Новое поколение КПП ZF Ecomat 2 plus, появившееся пару лет назад, вобрало в себя все лучшее, что вносилось в конструкцию коробки за время ее эволюции.
Ecomat 2 plus – серия автоматических КП для автобусов полной массой до 28 т. В нее входят три ряда 4- (4НР), 5- (5НР) и 6-ступенчатых (6НР) агрегатов. Каждый из них включает три версии в зависимости от максимального передаваемого крутящего момента 1150, 1220 или 1600 Н·м. Механических аналогов «автоматы» Ecomat 2 plus не имеют. Шестиступенчатые коробки агрегатируются с двигателем, оснащенным электронной системой управления ЕЕС 12.
АКП конструктивно состоят из шести блоков, комбинация которых позволяет получать коробки с различными характеристиками. Это блоки гидротрансформатора, подачи масла, тормоза-замедлителя, планетарной передачи, отбора мощности и управления. Кроме этого коробки могут быть дополнены блокировочной муфтой и первичным тормозом-замедлителем.
Для управления АКП Ecomat 2 plus служит электронный блок EST 146/147. Это самообучающаяся система управления с расширенной программой технической диагностики и новым режимом управления «остановка – пуск». Блок способен распознать изменение внешних условий работы, исправить ошибки в процессе переключения режимов коробки, контролировать время прохождения процесса управления. Управление коробками осуществляется с помощью клавишного пульта, который можно устанавливать на панель приборов, в подлокотник кресла водителя или на отдельную консоль.
www.gruzovikpress.ru
От двигателя к колесам | Двигатель автомобиля
Не вся энергия, получаемая от двигателя, используется для преодоления сопротивлений движению автомобиля, т.е. непосредственно для движения автомобиля. Имеется еще и «накладной расход» на работу механизмов силовой передачи. Этот расход отнимает в отдельных случаях до 20% мощности, а у автомобиля обычной схемы — около 10%. Чем меньше этот расход, тем выше так называемый коэффициент полезного действия (к.п.д.) силовой передачи, обозначаемый греческой буквой у («эта»).
По существу коэффициент полезного действия передаточного механизма — это отношение мощности, отдаваемой механизмом, к мощности, им получаемой. Применительно к автомобилю — это отношение мощности, переданной колесам, к мощности двигателя, измеренной на его маховике.
Если к.п.д. силовой передачи равен 0,93 (93%), как это бывает у некоторых спортивных автомобилей или автомобилей высшего класса, то «накладные расходы» составляют всего 7%; если к.п.д. силовой передачи равен 0,8, как, например, у некоторых автомобилей с автоматическими передачами или у специальных автомобилей, то расходы достигают 20%.
Усилие от двигателя передается к ведущим колесам несколькими механизмами силовой передачи:
- сцеплением
- коробкой передач
- карданным валом
- главной передачей
- дифференциалом
Механическая энергия, переданная от двигателя, не только передается через эти механизмы, но и расходуется на трение (пробуксовка дисков сцепления, трение зубьев шестерен коробки передач, главной передачи и дифференциала, трение в подшипниках, трение в карданных сочленениях), а также на взбалтывание масла в картерах коробки передач и заднего моста. От трения и взбалтывания масла возникает тепло; механическая энергия превращается в тепловую, которая не может быть использована и рассеивается. Этот «накладной расход» непостоянен — он увеличивается, когда в работу включается дополнительная пара шестерен на низших передачах, когда карданные шарниры работают под большим углом, когда вязкость масла велика (в холодную погоду), на повороте, когда в работу активно включаются шестерни дифференциала (при движении по прямой их работа невелика). Поэтому трудно дать точную, годную для всяких условий движения оценку величины к.п.д. силовой передачи каждого автомобиля.
Опытным путем определены потери мощности в силовой передаче автомобилей и в отдельных ее элементах и вычислены к.п.д.
Рис. Усилие от двигателя передается ведущим колесам через сцепление, коробку передач, главную передачу, дифференциал, полуоси.
Таблица. Коэффициенты полезного действия силовой передачи автомобиля и ее механизмов
| Механизмы силовой передачи
| Передача в коробке передач
| Коэффициент полезного действия
| |
| автомобиль высшего класса | автомобиль массового выпуска | ||
| Механизмы силовой передачи | |||
| Сцепление | 0,99 | ||
| Коробка передач: | |||
| с прямозубыми шестернями | Прямая | — | 0,96 |
| Прочие | — | 0,94 | |
| с косозубыми шестернями | Прямая | 0,98 | 0,97 |
| Прочие | 0,96 | 0,95 | |
| Карданная передача: | |||
| с углом работы 0-7 градусов | 0,99 | ||
| с углом работы 7-20 градусов | 0,98 | ||
| Главная передача: | |||
| спирально-коническая | 0,95 | 0,94 | |
| гипоидная | 0,98 | 0,97 | |
| двойная (коническая и цилиндрическая) | — | 0,85 | |
| Силовая передача автомобиля | |||
| Коробка передач с прямозубыми шестернями: | |||
| спирально-коническая главная передача | Прямая | — | 0,88 |
| Прочие | — | 0,86 | |
| двойная главная передача | Прямая | — | 0,79 |
| Прочие | — | 0,77 | |
| Коробка передач с косозубыми шестернями: | |||
| спирально-коническая главная передача | Прямая | 0,91 | 0,89 |
| Прочие | 0,89 | 0,87 | |
| двойная главная передача | Прямая | 0,94 | 0,92 |
| Прочие | 0,92 | 0,9 | |
Приведенные в таблице величины к.п.д. всей силовой передачи автомобиля на повороте снижаются еще на 1—2%; при езде по очень неровной дороге (когда карданы работают под большими углами) — еще на 1—2%; зимой, когда масло слишком вязкое, — еще на 1—2%.
Рис. На работу механизмов передачи расходуется около 10% мощности, развиваемой двигателем.
Существуют автомобили, у которых к.п.д. силовой передачи снижен за счет наличия раздаточной коробки и переднего ведущего моста (автомобили повышенной проходимости со всеми ведущими колесами) или за счет необычной схемы коробки передач и заднего моста (некоторые автомобили с задним расположением двигателя, не имеющие прямой передачи в коробке передач, или автомобили с независимой подвеской задних колес, имеющие карданные шарниры на каждой полуоси, причем шарниры часто работают под большими углами).
В дальнейшем динамические и экономические показатели таких автомобилей рассматривать не будем, и поэтому примем к. п. д. силовой передачи приблизительно равным:
- для легковых автомобилей высшего класса — 0,93
- для прочих легковых автомобилей — 0,91
- для грузовых автомобилей с одинарной главной передачей — 0,89
- для грузовых автомобилей с двойной главной передачей — 0,85
Для учета этих «накладных расходов» во внешнюю характеристику двигателя следует внести поправки, чтобы получить характеристику мощности Nк и крутящего момента Мк, передаваемых на ведущие колеса автомобиля.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Тросовая коробка передач – отличия и преимущества
Функции коробки переключения передач
Коробка переключения передач устанавливается на автомобилях и других самоходных механизмах, оснащенных двигателем внутреннего сгорания. По своему функциональному назначению она является элементом трансмиссии между двигателем и ведущими колесами. Ее основная задача заключается в том, чтобы изменять величину крутящего момента, который передается от мотора на колеса. Коробка передач обеспечивает возможность автомобилю двигаться задним ходом и отсоединять двигатель от трансмиссии при стоянке. В настоящее время выпускается четыре типа трансмиссии:
- Механическая;
- Автоматическая;
- Роботизированная;
- Вариатор.
Действует еще одна система классификации данного механизма. Согласно принципу действия различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные коробки передач. Согласно определению, в ступенчатых коробках передач изменение крутящего момента происходит дискретно. Или ступенчато. К ним относятся механические и роботизированные коробки передач. Механическая коробка переключения передач или сокращенно МКПП, в обиходе называется просто – механика. В данном случае речь будет идти именно о механике, а прочие конструкции требуют отдельного рассмотрения.
Коробка передач
Принцип действия автомобиля построен следующим образом. Между двигателем и МКПП находится узел сцепления. Когда водитель нажимает на педаль сцепления, связь между двигателем и колесами полностью разрывается. До тех пор, пока педаль нажата, двигатель и колеса ни что не связывает. В этот отрезок времени водитель включает нужную передачу. Такая же процедура выполняется при начале движения. Механическая трансмиссия представляет собой металлический корпус, внутри которого находятся шестерни и валы.
Передача – это две шестерни, как правило, разного диаметра.
Одна шестеренка вращается двигателем, а другая передает энергию вращения дальше, на колеса. Когда двигателем вращается колесо меньшего диаметра, чем то, которое передает усилие на колесо, то крутящий момент обладает большой энергией и малой скоростью. Если зубчатые колеса имеют равный диаметр, то при передаче ни момент, ни скорость не изменяется. И в том случае, когда двигатель вращает шестерню большего размера, скорость возрастает, а усилие уменьшается. Передачи переключаются с помощью рычага, который находится в салоне автомобиля. Известно, что первая передача задает машине самую большую мощность и самую малую скорость.
Особенности конструкции
Механические коробки передач установлены на автомобилях как с передним, так и с задним приводом.
Не смотря на развитие инженерной мысли и появлению коробок-автоматов, механика продолжает использоваться и совершенствоваться. Причина такой популярности не является секретом. По сравнению с аналогами, этот механизм остается самым простым в производстве и надежным в эксплуатации. Единственный недостаток механических КПП заключается в том, что в условиях городских пробок вариатор оказался более практичным. В последние годы механика стала оснащаться тросовым приводом, и это сделало ее более удобной.
Короткоходная кулиса
Что изменилось
В предыдущих конструкциях для включения передачи использовалась кулиса. Если сказать очень коротко, то кулиса – это металлический рычаг. При его использовании вибрация от двигателя передавется на рычаг переключения передач. Включение и выключение были жесткими. Все перечисленные и прочие недостатки исчезли, как только в коробке была применена тросовая конструкция. Переключения стали четкими. Ход рычага переключения скоростей существенно сократился.
Сезонные преимущества
Для того чтобы использование новый принцип переключения передач, пришлось изменить конструкцию коробки. В предыдущих моделях механизм переключения находился в нижней части корпуса. Естественно, что на дне всегда скапливалось трансмиссионное масло. Зимой, в сильные морозы масло густеет. Вследствие этого запустить двигатель после ночной стоянки на открытом воздухе сложнее. Просто требуется большее усилие и, как следствие, большая нагрузка на аккумулятор. Тросовый механизм устраняет эту особенность, поскольку механизм переключения находится сверху и не погружен в масло.
Высокая надежность
Коробка передач с обновленным механизмом установлена на Гранте, одной из ведущих ВАЗовских моделей. Переключение передач на ней выполняется четко, практически, без усилий и с малым ходом. Надежность коробки повысилась в связи с тем, что она стала более компактной. Единственный узел, через который может происходить утечка масла – это сальники. Вместо минерального масла используется синтетическое. Оно сохраняет свои рабочие характеристики при отрицательной температуре ниже сорока градусов. По объему его требуется меньше и заливается оно один раз на 200 тысяч км пробега.
Троса переключения передач
Виды на перспективу
Тросовый привод убедительно доказал свое превосходство перед другими конструктивными решениями. Коробка передач этого типа установлена на Приоре. Владельцы этой модели отнеслись к новшеству со сдержанной осторожностью. Однако высокие эксплуатационные качества такой коробки развеяли всякий пессимизм. Как показывает опыт эксплуатации автомобиля в различных дорожных и климатических условиях, качество зацепления шестереночных зубьев улучшилось. Износ деталей уменьшился. И это только несколько фактов, которые отмечают эксперты. В разработке конструкции принимают участие специалисты из ведущих автомобильных концернов Европы.
Обслуживание и ремонт
Коробка передач считается самым сложным агрегатом в конструкции автомобиля.
Не зависимо от того, с каким приводом производится машина, переключение скоростей, как выражаются некоторые водители, достаточно сложная операция во время поездки. Навыки вождения приобретаются со временем. И чем чаще человек садится за руль, тем быстрее он обретает уверенность при вождении. Однако следует отметить, что наибольшую нагрузку в период адаптации испытывает коробка передач. В первую очередь это касается механической конструкции. Не достаточно уверенный водитель либо резко отпускает педаль сцепления, либо забывает ее нажать при переключении передачи.
Первым признаком того, что коробка работает в нештатном режиме, являются:
- Сильный шум в коробке;
- Для включения передачи требуется усилие;
- Самопроизвольное выключение передачи;
- Подтекание масла.
В этом случае не нужно ждать дальнейшего развития событий. Если навыков в ремонте транспортного средства нет, то не стоит получать этот опыт, используя случай покопаться в коробке передач. Поэтому не следует откладывать внеочередной визит на станцию технического обслуживания. Когда на машине установлена тросовая коробка, то вероятность поломки очень мала.
При этом надо помнить, что нет такого механизма, который нельзя привести в негодность неправильными действиями. Очень часто причинами поломки является неправильная эксплуатация автомобиля в целом, и коробки передач в частности. Свою отрицательную роль играют некачественное масло и неисправное сцепление. Использование запасных частей сомнительного производства тоже вносит свой отрицательный вклад. Точно так же как и предельный износ деталей. Надо упомянуть и невысокое качество технического обслуживания механизмов со стороны персонала СТО. Все эти особенности необходимо учитывать при эксплуатации и ремонте своей машины.
autodont.ru
Между двигателем и колёсами
История компании ZF началась на заре ХХ века и была тесно связана совсем не с автомобильным миром. Легендарному графу Цеппелину понадобились шестерни для редукторов двигателей дирижаблей, и на берегу Боденского озера на окраине живописного Фридрихсхафена появился небольшой завод.
В цехах ZF
Сейчас сборочный завод ZF Friedrich-shafen AG – одно из крупнейших промышленных предприятий Германии. Одна из самых сильных сторон деятельности компании ZF – механические и автоматические коробки передач (КП), которые здесь выпускаются для грузовых автомобилей и автобусов. Разработкой, испытаниями и доводкой КП занимается исследовательский центр, находящийся рядом с аэродромом, с которого 90 лет назад поднимались первые дирижабли графа Цеппелина. Сложные испытательные стенды, на которых новые КП проходят многочасовые испытания, работают в автоматическом цикле без участия инженеров. Результаты тестов, по которым разрабатываются программы внесения изменений в конструкцию узлов и агрегатов, обрабатываются также в автоматическом режиме.
В производственной программе компании ZF три семейства КП для коммерческого транспорта: механические представлены серией Eco, автоматические – AS-Tronic. Автоматические коробки передач семейства Ecomat-2 предназначены для автомобилей специального назначения и автобусов.
Механические коробки передач выпускаются компанией ZF более 80 лет. Серия Есо признана многими автомобилестроительными компаниями, выпускающими грузовые автомобили всех категорий полной массой от 6 до 60 т.
Ecolite – самая маленькая коробка
«Автоматы» тоже не новинки на конвейере во Фридрихсхафене – первая серийная автоматическая коробка появилась здесь 40 лет назад.
В весе пера
Механические коробки передач Ecolite (самые маленькие в семье ZF), предназначенные для установки на автомобили полной массой до 6 т, – самое новое семейство, последнее поколение. При его разработке использованы результаты длительных поисков конструкторов и технологов. Коробки рассчитаны на передачу крутящего момента в диапазоне 500…1050 Н·м. Модель S5-42 – 5-ступенчатая КП с диапазоном передаточных чисел 8,63…1,00 перекрывает диапазон крутящего момента от 300 до 600 Н·м. Шестиступенчатая коробка S6-36/2 наиболее активно работает с крутящим моментом в диапазоне 350…750 Н·м; другая 6-ступенчатая коробка 6S 850 имеет ряд 6,75…0,78 с одной повышающей передачей и работает с максимальным крутящим моментом 850 Н·м.
Все коробки семейства Ecolite могут дополняться валами отбора мощности серии ZF PTO.
Коробки этого типа устанавливают, например, на автомобили IVECO Daily как обычные бортовые автомобили и фургоны, так и на специализированные, где необходимо использование валов отбора мощности для привода навесного оборудования.
Шестиступенчатая коробка AS-Tronic Lite, которая на конвейере с 2005 г., стала автоматизированным вариантом механической коробки Ecolite. По массогабаритным характеристикам и ряду передаточных чисел коробки AS-Tronic Lite полностью соответствуют механическим аналогам, но передают больший крутящий момент – 1050 Н·м. Они предлагаются на малотоннажные автомобили в качестве опции.
Ecosplit – такие коробки собирают в Набережных Челнах
Средневесы
Девятиступенчатые коробки Ecomid – основная механическая трансмиссия среднетоннажных автомобилей полной массой до 16 т. Единственный представитель этого семейства – коробка 9S 75/109 – выпускается в двух версиях.
Ряд передаточных отношений первой – 12,73…1,00, а максимальный крутящий момент около 1100 Н·м. Ее устанавливают на автомобили, работающие в городах, коммунальном хозяйстве, в промышленном транспорте, на строительстве – одним словом, где нужен широкий диапазон рабочих скоростей.
Вторая версия имеет передаточные числа от 9,48 до 0,75 с повышающей передачей и крутящий момент более 1300 Н·м. Ее предназначение – работа на магистральных грузовиках, в составе тягача с прицепом или полуприцепом. «Сжатый» ряд передаточных чисел рассчитан на движение с относительно стабильной скоростью и на большие расстояния.
Двенадцатиступенчатая версия АКП AS-Tronic Mid – автоматический «двойник» механической коробки Ecomid. Ее выпускают с двумя вариантами передаточных чисел: 12,79…1,00 или 10,33…0,81. При этом максимальное передающее усилие AS-Tronic Mid заметно превосходит возможности коробки Ecomid (1600 Н·м против 1300).
Управление коробкой может осуществляться автономно или интегрироваться в общую систему управления автомобилем на основе CAN-шины (CAN-шина – единая медная шина, к которой подключены все электронные компоненты автоматизированной системы управления двигателем, тормозами, подвеской. Образуется единая компьютерная управляющая и диагностическая сеть, контролирующая все основные агрегаты автомобиля). Таким образом, она связана с блоком управлением двигателем EDC и комплексом управления тормозами ABS/ASR.
Завод ZF во Фридрихсхафене
Когда вес имеет значение
В семейство самых больших механических КП Ecosplit входят две модели – 12- и 16-ступенчатая. Первая предназначена для эффективной передачи крутящего момента в диапазоне 1200…2250 Н·м, а более мощная вторая передает до 2750 Н·м. Они выпускаются в версиях direct drive (DD) или overdrive (OD). За 25 лет выпуска коробок этой серии ими оснащено более 1 млн грузовых автомобилей. Шестнадцатискоростные коробки выпускаются четырех типов: 16S151, 16S181, 16S221, 16S251. Коробка передач Ecosplit состоит из 4-скоростного редуктора, делителя передач, установленного спереди, и планетарного демультипликатора, установленного сзади, который служит для удвоения числа передач для движения вперед с 4 до 8. Делитель передач еще раз удваивает эти 8 передач. Он имеет две передачи (низшую и высшую), используя пары шестерен постоянного зацепления – одну или две. Таким образом, коробка всего имеет 16 передач вперед с небольшой разницей передаточных отношений между соседними передачами и 2 – назад. Небольшая разница передаточных отношений соседних пар коробки Ecosplit позволяет выбрать оптимальный режим движения в экономичном диапазоне числа оборотов двигателя. Кроме того, это облегчает управление КП и снижает уровень шума.
При схеме переключения «два Н» каждая из 8 передач для движения вперед и задний ход имеет свое собственное положение, изображенное на схеме. Нейтральные положения на линиях 3…4-й и 5…6-й передач.
Ecomat – коробка-автомат для автобуса
Передачи делителя (B или Н) предварительно выбираются переключателем, кран срабатывает при выжимании сцепления. Разные усилия сопротивления пружин позволяют водителю хорошо чувствовать процесс переключения.
Коробки передач Ecosplit третьего поколения отличаются универсальностью применения и совместимостью с большим числом дополнительных агрегатов. Их можно, например, совместить с гидромуфтами WSK 400 или 440 и со встроенным вторичным замедлителем. Коробки Ecosplit могут поставляться со встроенными системами замедления Interder-2. Коробки этого семейства, наиболее полно отвечающие условиям эксплуатации грузовых автомобилей отечественного производства, применяются на автомобилях Минского автомобильного и Минского колесных тягачей заводов, «Яровитах», КамаАЗах, УралАЗах.
Разрабатывая автоматические КП (АКП) для тяжелых грузовых автомобилей, компания ZF спроектировала агрегаты, совмещающие отработанную технологию производства трансмиссий и современные электронные средства управления. Семейство автоматических коробок передач для автомобилей полной массой более 16 т называется AS-Tronic. Их конструкция позволяет водителю в любой момент перейти с автоматического режима работы трансмиссии на ручной и обратно.
В семейство входят два типа коробок – 12-ступенчатая 12 AS 2301 и 16-ступенчатая 16 AS 2601. Первая комплектуется с силовыми агрегатами мощностью до 450 л.с. и крутящим моментом до 2300 Н·м. Вторая позволяет передавать момент до 2600 Н·м и мощность до 550 л.с. Конструктивно обе коробки выполнены по схеме с двумя промежуточными валами, встроенным делителем и планетарным демультипликатором.
Коробка AS-Tronic с интардером (разрез)
Электронный блок управления КП постоянно связан с системами EDC, ABS, ASR через шину управления CAN.
В зависимости от замысла конструктора и дизайнера управление трансмиссией может осуществляться либо обычным рычагом, комбинацией рычага и переключателя режимов или рычагом, установленным на рулевой колонке. Оно включает комплекс самодиагностики с отображением состояния трансмиссии и выбранной передачи на информационном дисплее.
Коробки можно комплектовать валами отбора мощности с приводом от сцепления или выходного вала КП. Их также можно дополнять интардером, развивающим тормозную мощность до 500 кВт. В интардере нет вспомогательного контура циркуляции охлаждающей жидкости, а для охлаждения гидравлической жидкости используется встроенный теплообменник.
Ecomat – коробка сама по себе
Марка Ecomat появилась в производственной программе компании ZF четверть века назад. Однако первые планетарные АКП появились еще в 1961 г. под маркой 2 НР 45. Новое поколение коробок Ecomat 2 plus, появившееся пару лет назад, вобрало в себя все лучшее, что вносилось в конструкцию коробки за время ее эволюции.
Ecomat 2 plus – серия автоматических КП для автобусов полной массой до 28 т. В нее входят три ряда 4- (4НР), 5- (5НР) и 6-ступенчатых (6НР) агрегатов. Каждый из них включает три версии в зависимости от максимального передаваемого крутящего момента 1150, 1220 или 1600 Н·м. Механических аналогов «автоматы» Ecomat 2 plus не имеют. Шестиступенчатые коробки агрегатируются с двигателем, оснащенным электронной системой управления ЕЕС 12.
Семейство коробок AS-Tronic
АКП конструктивно состоят из шести блоков, комбинация которых позволяет получать коробки с различными характеристиками. Это блоки гидротрансформатора, подачи масла, тормоза-замедлителя, планетарной передачи, отбора мощности и управления. Кроме этого коробки могут быть дополнены блокировочной муфтой и первичным тормозом-замедлителем.
Для управления АКП Ecomat 2 plus служит электронный блок EST 146/147. Это самообучающаяся система управления с расширенной программой технической диагностики и новым режимом управления «остановка – пуск». Блок способен распознать изменение внешних условий работы, исправить ошибки в процессе переключения режимов коробки, контролировать время прохождения процесса управления.
Управление коробками осуществляется с помощью клавишного пульта, который можно устанавливать на панель приборов, в подлокотник кресла водителя или на отдельную консоль.
«Грузовик Пресс» №2/2006
Л. Ильина, фото Л. Круглова и компании ZF
Источник: http://www.gruzovikpress.ru
maz-amkodor.ru
Белка в колесе: Мотор-колесо | Журнал Популярная Механика
Двенадцать лет назад в лабораториях компании Michelin началось создание экологически чистого электрического колеса будущего, вмещающего в себя весь автомобиль, не считая кузова и сидений: двигатель, трансмиссию, подвеску, рулевое управление и тормозную систему
Схема мотор-колеса Michelin Active Wheel Два электродвигателя, электрическая подвеска, тормозные механизмы с электромагнитными актуаторами — все это помещается внутри обода автомобильного колеса
Авто с электрическими мотор-колесами обладают рядом веских преимуществ перед традиционными. В первую очередь это отсутствие множества сложных и тяжелых передаточных механизмов между двигателем и колесом — сцепления, трансмиссии, приводных валов и дифференциалов. Во‑вторых, отменная динамика: компактные и легкие электрические моторы способны развивать крутящий момент вплоть до 700 Н•м даже на самых низких оборотах. В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным — ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия. В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения. Ну и в-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения — все продвинутые электромеханические алгоритмы типа ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и так далее запросто прошиваются в управляющий софт и воздействуют на каждое отдельное колесо.
За перечисленные преимущества мотор-колесо расплачивается столь же существенными недостатками. Главный из них — масса механизмов, помещаемых внутрь обода. Высокооборотные электродвигатели мотор-колес нуждаются в понижающем редукторе. Он должен быть компактным и герметичным. Редуктор добавляет несколько килограммов к общей массе колеса. Для традиционных автомобилей лишний вес в конструкции трансмиссии не критичен. Но для колес действует совершенно другой принцип. Большая неподрессоренная масса, или, говоря проще, тяжелые колеса, резко снижает комфорт и управляемость, повышает износ подвески, передает на кузов вибрации. Оптимальный вес колеса для среднеразмерного автомобиля составляет от 10 до 30 кг без учета шины. Вписаться в эти жесткие рамки мотор-колесу очень непросто.
Наконец, ремонт мотор-колеса представляет собой операцию, требующую высокой квалификации. Переобуться в обычной шиномонтажной мастерской у его владельца не получится. А если повреждение произойдет вдалеке от сервисного центра? Запасное мотор-колесо в багажнике? Вряд ли это возможно, ведь стоимость такой запаски отобьет всякое желание покупать электромобиль.
Электронная диета
Инженерам Michelin удалось побороть два главных недуга мотор-колес — размеры и вес. По словам Патрика Олива, руководителя подразделения компании по перспективным разработкам, масса мотор-колеса Active Wheel второго поколения в сборе, установленного на концепте Heuliez WILL, составляет 42, а неподрессоренная масса — 35 кг. Для сравнения — неподрессоренная масса переднего колеса хетчбэка Renault Clio равна 38 кг. Такого результата удалось добиться за счет предельной миниатюризации всех элементов конструкции — ведущего электродвигателя, одноступенчатого понижающего планетарного редуктора, электродвигателя управления подвеской и поворотом колес, пружин, тормозного механизма и системы жидкостного охлаждения. Достаточно сказать, что вес ведущего мотора в модификации системы для спорткара Venturi Volage составляет всего 7 кг при максимальной мощности 75 л.с. и крутящем моменте 58 Н•м, развиваемом в диапазоне от 0 до 8500 оборотов в минуту. Вся остальная механика внутри Active Wheel укладывается в 11 кг.
Основа Active Wheel — легкая алюминиевая рама, которая простым жестким рычагом соединена с подрамником кузова. Соединение сделано подвижным, чтобы колесо могло поворачиваться. К внутренней поверхности рамы крепятся все элементы Active Wheel, а сам обод закрепляется на плоской дискообразной ступице. Тормозной механизм состоит из вращающегося диска и суппортов с электромагнитными актуаторами. Ведущий электродвигатель во время торможения работает в режиме генератора, вырабатывая электроэнергию для питания бортового аккумулятора. Подвеска состоит из стальной пружины и электрических амортизаторов. Моторчик, управляющий амортизаторами, отвечает также за поворот колеса. Благодаря большому углу поворота электромобиль значительно маневреннее обычных авто.
Сложным хозяйством Active Wheel управляет продвинутая электроника. По словам инженеров Michelin, время отклика электрической подвески составляет всего 0,003 с. Это на порядок быстрее реакции стандартного гидравлического амортизатора. Подвеска, характер которой может изменяться за тысячные доли секунды, позволяет больше не искать компромисс между плавностью хода и управляемостью. Более того, простым переключением кнопки на сенсорном дисплее приборной панели можно выбрать один из нескольких режимов жесткости подвески и остроты рулевого управления. Уникальная технология Michelin позволяет настраивать повадки автомобиля под настроение водителя. Хочется поджечь покрышки на скоростной трассе — пожалуйста, желаете медленно и комфортно прокатиться по тесным улочкам — нет проблем.
Обслуживание, ремонт и замена покрышек на колесах Active Wheel, по уверениям инженеров Michelin, не составит большой проблемы для владельцев. Обод колеса вместе с покрышкой сделан съемным. Не совсем ясно, насколько система Active Wheel будет устойчива к воздействию низких температур, грязи и влаги. Но думается, что разработчики колес для лунного внедорожника не могли упустить из виду такие важные моменты эксплуатации. Вероятно, ко времени появления серийных машин компания создаст специальную оснастку для автосервисов и шиномонтажного оборудования. По словам руководства Michelin, ждать осталось недолго. Серийное производство мотор-колес начнется в 2010 году в Китае. Там же будут собирать пакеты литий-ионных элементов для электромобилей с технологией Active Wheel.
Аэродинамика минус металлолом
Появление на Парижском автосалоне новейшего концепта небольшой экзотической автокомпании из Монако не случайно. Вот уже семь лет, с тех пор как у Venturi появился новый хозяин, Гильдо Пастор, компания удивляет публику невероятными разработками. Кредо Venturi — экологически чистый электропривод и эпатажный дизайн, автором которого является знаменитый французский дизайнер со славой бунтаря и хулигана Саша Лакич. Первой его работой стал родстер Venturi Fetish, показанный в Париже в 2002 году. Затем были созданы фантастический Astrolab, не похожий ни на что первый в мире автономный электромобиль Eclectic, использующий энергию солнца и ветра, и, наконец, Volage. Лучшего способа продемонстрировать уникальные качества Active Wheel, чем оснастить чудо-колесами Volage, было не придумать. Хайтек на грани реальности — вот что получилось в итоге.
Venturi Volage — это двухместный родстер снаряженной массой 1075 кг, созданный на модернизированном шасси концепта Fetish. Основа кузова — очень легкая и жесткая платформа из полых алюминиевых панелей с сотовой структурой, облицованных с двух сторон карбоновым волокном. Для крепления мотор-колес спереди и сзади на платформе установлены жесткие подрамники из авиационной стали. Передний подрамник выполняет еще одну важную функцию — формирует переднюю сминаемую зону безопасности. На заднем помещается литий-полимерный аккумулятор французской компании Zebra. Кузовные панели отформованы из многослойного карбонового листа. По словам создателя Volage Саши Лакича, дизайн родстера продиктован законами аэродинамики и вычитанием лишнего — ненужного двигателя, трансмиссии, подвески и еще целой кучи металлолома.
Развесовка автомобиля идеальна — 45% массы на передней оси и 55% — на задней. Для полноприводного автомобиля с четырьмя ведущими и управляемыми колесами это очень важно. Мощность каждого мотор-колеса составляет 75 лошадок. Итого 300! До сотни с места эта бесшумная ракета разгоняется всего за 4,9 с и развивает максималку 150 км/ч. Умная электроника чутко прислушивается к работе моторов, подвески и мгновенно корректирует малейшие отклонения от курса, заставляя каждое колесо вращаться со своей скоростью. Щербатую мостовую Volage преодолевает так, что седоки могут спокойно наслаждаться горячим кофе.
На подходе к прилавку
Через три года в продаже появятся первые экземпляры Volage ручной сборки. Venturi оценивает обладание фантастическим электромобилем в ?300 000. Автолюбители поскромнее уже в следующем году смогут приобрести серийный суперкомпакт Heuliez WILL с передними мотор-колесами Michelin Active Wheel суммарной мощностью 81 л.с. и запасом хода на одной зарядке литий-полимерной батареи от 150 до 400 км. Стоимость автомобиля составит ?20 000. В качестве бонуса Heuliez предоставит клиентам широкополосный мобильный интернет-доступ прямо в салон и кучу полезных online-сервисов от корпорации Orange.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2009).www.popmech.ru