Фрикционные передачи. История развития, перспективы

Министерство  образования Российской Федерации

Южно-Уральский  государственный Университет

Архитектурно  строительный факультет

Кафедра ТСП 
 
 
 
 

Реферат

 по  теме: Фрикционные передачи. История развития, перспективы. 
 
 
 

Выполнил:

ст. группы АС-422

Самарин В.В.

Проверил:

Стуков  В.И.  
 

Челябинск

2002

Введение.

Литературы об автоматических коробках передач (АКПП), как я обнаружил мало. Причина тому - сложность самого предмета обсуждения. Точнейшая прецизионная механика, обилие фрикционных узлов, гидравлика, а в современных агрегатах еще и электроника - вот что такое АКПП. А поскольку реферат - не учебник, важно было определиться, какой глубины нужны материалы и какой требуется общий объем этой информации. Изучение опыта иных автомобильных изданий еще более запутывало проблему, поскольку практически везде разговор об АКПП сводился к общим рассуждениям об устройстве гидротрансформатора, о необходимости строгого соблюдения инструкций по эксплуатации в части замены смазочно-охлаждающей жидкости и о том, что в случае неполадок необходимо обращаться к специалистам. Впечатление такое, что об АКПП пишут только для поддержания модной темы. Этот путь для меня неприемлем.

И тогда я  решил, что о серьезном надо говорить серьезно, но языком простым и понятным. Ну а как оно у меня получится, судить вам, дорогие читатели.

Это долгое вступление - своего рода попытка заранее оправдаться за погрешности, которые, вероятно, встретятся в реферате.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

АКПП

Мой рассказ об АКПП мы, как это ни странно, начнем с паровой машины и электромотора, опередивших намного не то что АКПП, но и появление первого двигателя внутреннего сгорания.

Дело в том, что паровые и электродвигатели отличает одна характерная особенность. Крутящий момент, развиваемый ими, плавно изменяется от нуля до максимума в зависимости от числа оборотов. Иными словами, если автомобиль оборудован таким силовым агрегатом (так и было поначалу), то никакая коробка передач ему не нужна. Не нужно и сцепление. Все управление - один рычаг подачи пара или контроллера электродвигателя.

С ДВС - не так  просто. Максимальный крутящий момент развивается в узком интервале  частоты вращения (3000-5000 оборотов в  минуту). В то же время современный  автомобиль может двигаться со скоростью  от нескольких метров до сотен километров в час. Одной педалью газа не обойтись.

Поэтому между  двигателем автомобиля и его колесами разместили механизм изменения скорости вращения колес - коробку перемены передач (КПП). С ее помощью крутящий момент двигателя преобразуется в широком  диапазоне частоты вращения колес автомобиля.

Такого, на наш  взгляд, рутинного, механизма, как шестеренчатая  передача, на ранних моделях автомобилей  еще не существовало. В нем просто не было нужды. Вспомните: паровоз, пароход, карета - ни одной шестерни. Конечно, были уже некоторые механизмы (например, часы), но на автомобилях силовая шестеренчатая передача появилась позднее.

А первые экземпляры оснащались бесступенчатыми фрикционными передачами, выполненными по схеме  лобовой передачи.

Хотя с точки  зрения современного машиностроения лобовая передача - не лучший вариант КПП, на первых порах она удовлетворяла все запросы и подкупала своей простотой. Кроме того, наряду с плавным изменением крутящего момента в этом механизме легко реализовывалась и функция сцепления - подпружиненный ведущий диск простейшим рычагом легко выводился из контакта с ведомым.

Такая передача просуществовала на автомобилях  до 30-х годов. Но с ростом мощности двигателей ее возможности были полностью  исчерпаны.

Однако от схемы  КПП с непосредственным контактом  ведущего и ведомого элементов автомобилестроители не отказались. В 1934-1938 годах автомобили "Остин" оснащались бесступенчатой КПП Хейса с тремя тороидными шкивами. Плавное изменение передачи крутящего момента осуществлялось роликами, укрепленными на поворотных рычагах.

На бельгийском  автомобиле "Минерва" в те же годы использовалась еще более сложная  конструкция. Специальный кулисный механизм преобразовывал вращение коленвала  в сложное возвратно-маятниковое  движение полого цилиндра, по внутренней поверхности которого перекатывался другой цилиндр с несоосно закрепленным на нем ведомым валом. С помощью роликового управления ось вращения внутреннего цилиндра могла сдвигаться относительно оси внешнего, что вело к изменению скорости вращения ведомого вала.

Остается только снять шляпу перед изобретателями таких сложнейших механизмов, сумевшими довести свои детища до промышленного внедрения.

К той же группе бесступенчатых фрикционных передач  относятся вариаторы с гибкой связью, в которых передача крутящего  момента осуществляется ремнем.

Классическая  схема такой передачи - две пары раздвигающихся конических дисков и  клиновой ремень между ними. Регулирование  передаточного отношения производится осевым перемещением дисков. Однако применение таких передач до недавних пор ограничивалось прочностными характеристиками ремня. Бесступенчатая КПП на основе такой схемы легко модифицируется в АКПП. Достаточно установить центробежный механизм с грузами, перемещающими конические диски, - и передаточное отношение будет варьироваться в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Но первой по-настоящему автоматической коробкой передач следует, видимо, считать агрегат, появившийся  в 1906 г. и установленный на автомобиле "Кадиллак".

Автоматизация изменения перемены отношений скорости вращения ведущего и ведомого валов была реализована в трехступенчатой планетарной КПП. Именно с этого времени и следует отсчитывать родословную классической АКПП, той конструкции, которая дожила до наших дней и получила широчайшее распространение. Обратите внимание на то, что в классической АКПП (в отличие от классической "ручной" КПП) планетарная передача сохранила свое главенствующее положение. Этому способствовал целый ряд причин. Но приоритет можно отдать двум главным.

Первая из них - простота изменения передаточного отношения. В постоянном зацеплении планетарной передачи могут находиться комплекты шестерен с различными передаточными отношениями. Каждый комплект снабжен ленточным тормозом, что позволяет выбрать нужное в данный момент передаточное отношение. Для смягчения рывков при переключении планетарных рядов трансмиссия автомобиля оснащается гидротрансформатором.

Вторая причина  в том, что органы управления планетарной  коробкой - ленточные и фрикционные  тормоза - сравнительно легко поддаются автоматизированному управлению гидравлическими или электрическими коммутаторами, выбирающими режим движения по сигналам от различных датчиков, следящих за динамикой автомобиля. Причем эти системы вполне надежны, так как нет нужды переключать нагруженные, вращающиеся шестерни.

В своем нынешнем развитии классические АКПП достигли высочайшего уровня совершенства. Ресурс "автомата" достигает нескольких сотен тысяч километров. Ну а для  водителей активного типа, не желающих смириться с тем, что их "выключают из игры", конструкторы придумали забавные мелочи, вроде переключения на ручное управление и убирающейся педали сцепления, позволяющие немного "поиграть в гонщика".