Гидромеханическая коробка передач

Традиционное устройство автомобиля включает в себя в качестве обязательного элемента его конструкции такие узлы, как сцепление и КПП. Однако меняющийся стиль и образ современной жизни, с уклоном в сторону обеспечения все большего комфорта, приводит к изменению этих традиционных узлов машины. Им на смену зачастую приходит гидромеханическая трансмиссия.

Содержание

1. Трансмиссия? А это что такое и зачем?
2. Об устройстве гидромеханической коробки
3. Про гидротрансформатор
4. Про планетарную коробку
5. Достоинства и недостатки гидромеханической коробки

Трансмиссия? А это что такое и зачем?

Для автомобиля трансмиссией будет всё, что обеспечивает поступление крутящего момента к колёсам от двигателя, в том числе КПП и сцепление. В классическом транспортом средстве это было именно так. Но, как уже отмечалось выше, в современных легковых автомобилях им на смену приходит АККП. В этом случае управление машиной значительно упрощается – не надо пользоваться сцеплением и переключать вручную КПП. Педаль сцепления просто-напросто отсутствует, а переключения выполняются автоматически.

Происходит это благодаря гидромеханической коробке передач. Чтобы понять, что это такое, лучше всего вспомнить о двух основных моментах, возникающих во время управления автомобилем:

• необходимости отключения от двигателя трансмиссии при переключении передач;
• изменении значения крутящего момента, передаваемого от мотора к колесам при изменении дорожных условий.

В обычной автомашине это происходит при нажатии на сцепление и переключении ручки коробки передач. Однако в машинах с АКПП подобное действие во многих случаях выполняет гидромеханическая коробка передач.

Об устройстве гидромеханической коробки

Говоря про устройство применяемой в составе легкового автомобиля гидромеханической коробки передач, надо отметить ее основные узлы:

1. гидротрансформатор;
2. управляющие механизмы;
3. механическая коробка передач.

Про гидротрансформатор

Основой гидромеханического автомата является гидротрансформатор. Фактически в гидромеханической АКПП он выполняет роль, аналогичную сцеплению в обычном автомобиле – передает момент от двигателя к коробке.

Как видно из рисунка, устройство гидротрансформатора довольно простое и включает в себя три колеса специальной формы:

• насосное, осуществляющее связь между двигателем и гидротрансформатором;
• турбинное, выполняющее связь с валом (первичным) коробки передач;
• реакторное, предназначенное для усиления крутящего момента.

Все эти турбины закрыты специальным корпусом и на три четверти погружены в масло, заполняющее внутренний объем. Гидромеханический привод работает таким образом – насосное колесо, на которое поступает вращающий момент от двигателя, вращаясь, направляет на турбинное колесо поток масла, которое им раскручивается и предает усилие на вал коробки передач.

Происходит циркуляция масла по сложной траектории – с внешней части насосного кольца на внешнюю часть турбинного, а затем через центр устройства обратно к насосному. Следствием такого движения является гидромеханическая передача момента к коробке передач от мотора.

Такой гидромеханический привод обладает особенностью – из-за присутствия третьего, реакторного колеса, возможно усиление передаваемого момента. Происходит это благодаря его расположению в центре гидротрансформатора.

Когда осуществляется гидромеханическая передача момента, поток масла от турбинного колеса направляется к центру устройства и затем возвращается обратно к насосному. Однако на его пути расположено реакторное колесо, и поток, оказывая на него давление, вызывает с его стороны ответную реакцию, которая, воздействуя на турбину, усиливает момент, переданный от насосного колеса.

Такое дополнительное воздействие, возникающее, когда происходит гидромеханическая передача мощности от мотора, приводит к тому, что она увеличивается. Величина усиления зависит от разности скоростей межу колесами гидротрансформатора, чем она больше, тем более значительным оно будет. Это особенно полезно при начале движения, когда выполняется гидромеханическая передача мощности от двигателя, работающего на холостом ходу, к неподвижной трансмиссии.

Очень полезным фактом являет то, что гидравлический привод автоматически устанавливает нужное передаточное число между колесами и двигателем, благодаря изменению величины напора жидкости при ее передаче между напорным и турбинным дисками.

Однако диапазон такого изменения достаточно небольшой, и при этом отсутствует возможность, используя гидромеханический привод, разорвать связь между трансмиссией и мотором, поэтому гидротрансформатор работает последовательно с планетарной коробкой, позволяющей устранить отмеченные недостатки.

Про планетарную коробку

В гидромеханической АКПП чаще всего используется планетарный механизм, устройство которого понятно из приведённого ниже рисунка.

В самом простейшем варианте крутящий момент поступает на солнечную шестерню 6, с которой шестерни-сателлиты 3 находятся в постоянном зацеплении, они свободно вращаются на своих осях.

На них установлено водило 4, соединенное с валом 5, сателлиты 3 постоянно находятся в зацеплении с шестерней 2, на внутренней поверхности которой имеются зубья.

Когда коронная шестерня 2 заторможена, момент через водило 4 поступает на ведомый вал, а когда шестерня расторможена, то сателлиты передают момент на нее, а ведомый вал остается неподвижным.
В АКПП используются фрикционные муфты сцепления и ленточные тормоза, а управление ими осуществляется с помощью гидромеханической системы, представляющей собой различные каналы, пружины и насос для создания давления масла.

В соответствии с приведенным описанием конструкцию гидромеханической коробки передач можно представить как последовательное соединение гидротрансформатора, коробки передач (обычно планетарной) с фрикционами, а также гидравлической системой управления.
Достоинством такой АКПП считаются:

1. исключение ручного переключения передач;
2. обеспечение передачи мощности без прерывания и рывков, особенно при начале движения.

Однако такая АКПП обладает и своими недостатками. Один из них – потеря крутящего момента, вызванная тем, что в состав автоматизированной коробки входит гидротрансформатор.

По данным проведенных замеров, эффективность подобной АКПП не превышает восьмидесяти шести процентов, тогда как у обычной механической коробки она составляет девяносто восемь процентов.

Однако это самый простой вариант гидромеханической АКПП, разрабатываются и устанавливаются на легковые автомашины новые, значительно более совершенные варианты подобной коробки.

Гидромеханическая коробка позволяет освободить водителя от их переключения при движении автомашины, что особенно актуально для начинающих водителей, повысить безопасность движения и обеспечить при этом дополнительный комфорт.

Гидромеханическая трансмиссия автомобиля, назначение и устройство

Автомобили с гидромеханической трансмиссией приобрели широкую популярность. Транспортные средства с АККП имеют определенные особенности конструкции.

Содержание

1. Назначение и устройство гидромеханической трансмиссии легкового автомобиля
2.  Роль трансмиссии в машине
3. Механизм гидромеханической коробки
4.  Гидротрансформатор
5. Планетарная коробка
6.  Достоинства и недостатки автоматической коробки

Назначение и устройство гидромеханической трансмиссии легкового автомобиля

Неотъемлемыми элементами конструкции классического устройства автомобиля служат сцепление с КПП. Но меняющийся образ жизни диктует создание оптимального комфорта для водителей. Это ведет к изменению стандартных узлов автомашины. Их все чаще заменяет комбинированная гидромеханическая трансмиссия, в состав которой входит как механическая, так и гидравлическая трансмиссии. В устройствах этого типа передаточное число, крутящий момент меняются постепенно и плавно.

Трансмиссия

 Роль трансмиссии в машине

Для транспортного средства трансмиссией является все, что создает подачу крутящего момента от двигателя к колесам, например, КПП со сцеплением, как это в классических автомобилях. Сегодня в машинах их сменяют на АККП, когда управление облегчается, сцепление не предусмотрено, а переключения производятся автоматически.

Выполнение этих процессов обеспечивает гидромеханическая коробка передач. Для понимания процесса надо знать о двух главных моментах, возникающих при управлении автомобилем:

• При переключении скоростей трансмиссия отключается от двигателя;
• После смены дорожных условий выполняется изменение величины крутящего момента.

Это происходит после того, как выжато сцепление и переключена скорость коробкой передач (в обычных машинах). В транспортных средствах с АКПП эти процессы в большинстве случаев производит гидромеханическая коробка передач.

Механизм гидромеханической коробки

В устройство АКПП, применяемом в легковых автомобилях, входят:

1. Гидротрансформатор;
2. Управляющие составляющие;
3. Механическая коробка скоростей.

 Гидротрансформатор

Гидротрансформатор

В современный автомат входит гидротрансформатор, выполняющий в автомобиле с КПП (подает вращающий момент) функции сцепления. Благодаря гидротрансформатору транспортное средство плавно трогается. Снижение динамических нагрузок в трансмиссии приводит к повышению долговечности двигателя, а также остальных механизмов трансмиссии. Уменьшение количества переключений передач уменьшает утомляемость водителя.

Применение гидротрансформатора значительно увеличивает проходимость автомобиля по песку и снегу. Он создает устойчивую силу тяги с очень маленькой скоростью вращения на ведущих колесах, чем увеличивается их сцепление с поверхностью дорожного покрытия. Получается, что использование автоматических трансмиссий рекомендуется на внедорожниках. Гидротрансформатор имеет достаточно несложное устройство и объединяет три колеса:

• Двигатель с гидротрансформатором связывает насосное;
• Обеспечивает связь с первичным валом турбинное;
• Усиливает крутящий момент реакторное.

Турбины на 3/4 помещены в масло и защищены специальным корпусом. Рабочий процесс гидромеханического привода основывается на том, что вращающий момент направляется от двигателя к насосному колесу, к турбинному колесу подается поток масла. Оно раскручивает колесо, и усилие предается на вал коробки скоростей. Весь процесс циркуляции масла проходит по особой траектории: с внешней стороны насосного кольца направляется на турбинное, а далее назад через центр механизма идет к насосному.

Турбина

Гидротрансформатор автоматически меняет крутящий момент по мере нагрузки, далее он передается к механической коробке, и передачи переключаются фрикционными устройствами. Гидравлический привод определяет достаточное передаточное число, изменяя напор жидкости для ее циркулирования между напорным диском и турбинным. Свою работу гидротрансформатор выполняет непосредственно с планетарной коробкой.

Планетарная коробка

В гидромеханической АКПП чаще применяется планетарный механизм. При его простейшем устройстве крутящий момент подается к солнечной шестерне. С нею постоянно сцеплены свободно вращающиеся шестерни-сателлиты. На них предусмотрено водило, связанное с валом.

Если коронная шестерня находится в заторможенном положении, то крутящий момент через водило направляется на ведомый вал. Если шестерня расторможена, тогда сателлиты подают на нее крутящий момент. Ведомый вал при этом неподвижен.

Плюсы АКПП:

1. Отсутствие переключения передач вручную;
2. Осуществление равномерной подачи мощности.

Анализ эффективности гидромеханической трансмиссии

Заголовки статей

Комплексная стратегия маршрутизации беспроводной сенсорной сети для быстрой передачи информации
стр. 201

Исследования по решению проблемы водонепроницаемости подводного углового датчика, управляемого новым магнетизмом
стр. 205

Конструкция системы контроля уровня жидкости в печи с длительной выдержкой времени
стр.

208

Анализ моделирования гидростатической передачи на основе MATLAB/SIMULINK
стр. 212

Анализ эффективности гидромеханической трансмиссии
стр. 216

Проект контроллера LQR для перевернутого маятника
стр. 221

Исследование автонастройки ПИД-регулятора
стр. 225

Исследование отслеживания пути колесного робота на основе алгоритма IMM
стр. 228

Проектирование системы солнечных фотоэлектрических панелей, устанавливаемых на транспортном средстве, которые меняют ориентацию в зависимости от света
стр. 232

Главная Передовые исследования материалов Advanced Materials Research Vol. 1037 Анализ эффективности гидромеханических…

Предварительный просмотр статьи

Резюме:

С целью изучения КПД гидромеханической трансмиссии (ГМТ) в данной работе анализируются характеристика бесступенчатого регулирования скорости, характеристика крутящего момента и характеристика распределения гидравлической мощности ГМТ. Согласно методу расчета КПД замкнутой насосно-моторной системы и планетарной передачи, были установлены приблизительные формулы эффективности HMT. Результат показывает, что: эффективность HMT намного выше, чем у гидростатической трансмиссии (HST), пиковая эффективность HMT может достигать около 90%, а средний КПД ГМТ может превышать более 80%.

Доступ через ваше учреждение

Вас также могут заинтересовать эти электронные книги

Предварительный просмотр

* — Автор, ответственный за переписку

Рекомендации

[1] Майкл Дж.

К. Шелленбергер. Рекомендации по проектированию раздельных гидравлических приводов переменной мощности для промышленного применения [D]. Моргантаун: ун-т. Западной Вирджинии (1999).

[2] Ни Сяндун, Чжу Сихонг, Оуян Дай и др. Проектирование и эксперимент передаточного отношения гидромеханического вариатора для трактора [J]. Труды ASAE, 2013, 44(4): 15-20.

[3] Аларико Макор, Антонио Россетти. Снижение расхода топлива в городских автобусах за счет использования трансмиссии с разделением мощности[J]. Преобразование энергии и управление, 2013, 71: 159-171.

DOI: 10.1016/j.enconman.2013.03.019

[4] Гао Сян, Чжу Чжэнь, Чжу Юй. Анализ характеристик передачи HMCVT[J]. Журнал Чунцинского университета Цзяотун: естественные науки, 2013 г., 32 (4): 715-724.

[5] Сюй Лию, Чжоу Чжили, Чжан Минчжу и др. Анализ характеристик гидромеханической бесступенчатой ​​трансмиссии трактора[J]. Журнал Китайского сельскохозяйственного университета, 2006 г., 11(5): 70-74.

DOI: 10.1109/ical.2009.5262944

[6] Яо Хуайсинь. Анализ гидравлической системы привода шасси строительной техники (1) [J]. Дорожная техника и строительная механизация, 2003, 6: 60-62.

[7] Рао Чжэнган. Конструкция планетарной передачи[M]. Пекин: Издательство химической промышленности (2003).

[8] Ван Гуанмин, Чжу Сихун, Ши Лисинь и др. Моделирование и эксперимент по характеристикам эффективности гидромеханической бесступенчатой ​​трансмиссии для трактора [J]. Сделка Китайского общества сельскохозяйственной инженерии, 2013 г., 29(15): 42-48.

Цитируется

Моделирование и экспериментальные испытания рядной гидромеханической трансмиссии Hondamatic (iHMT)1 | Дж.

Дин. Сис., Изм., Контроль.

Пропустить пункт назначения навигации

Исследовательская статья

Х. Ху,

К. Цзин,

П. Ю. Ли

Информация об авторе и статье

электронная почта: [email protected]

электронная почта: [email protected]

электронная почта: [email protected]

Дж. Дин. Сис., Изм., Контроль . Май 2020 г., 142(5): 051004 (15 страниц)

Номер бумаги: ДС-18-1293 https://doi.org/10.1115/1.4046101

Опубликовано в Интернете: 3 марта 2020 г.

История статьи

Получено:

20 июня 2018 г.

Пересмотрено:

2 января 2020 г.

Опубликовано:

3 марта 2020 г. Взгляды

• Содержание артикула
• Рисунки и таблицы
• Видео
• Аудио
• Дополнительные данные
• Экспертная оценка

Делиться

• Facebook
• Твиттер
• LinkedIn
• MailTo

Иконка Цитировать Цитировать

Разрешения

Поиск по сайту

Ссылка

Ху С. , Цзин С. и Ли П. Ю. (3 марта 2020 г.). «Моделирование и экспериментальные испытания рядной гидромеханической трансмиссии Hondamatic (iHMT)». КАК Я. Дж. Дин. Сис., Изм., Контроль . май 2020 г.; 142(5): 051004. https://doi.org/10.1115/1.4046101

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• Конечная примечание
• RefWorks
• Бибтекс
• Процит
• Медларс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Abstract

Гидромеханическая трансмиссия (ГМТ) представляет собой бесступенчатую трансмиссию, которая передает мощность как механически, так и гидравлически. Типичный HMT состоит из пары гидравлических насосов/двигателей и параллельной механической трансмиссии, что делает его громоздким и дорогостоящим. Трансмиссия Hondamatic представляет собой компактную альтернативную конструкцию HMT, в которой используется встроенная конфигурация, так что вращение цилиндров поршня насоса и двигателя используется для механической трансмиссии. Это достигается с помощью двухвального насоса, играющего роль планетарной передачи (ПГ) и распределительного клапанного механизма, заменяющего клапанные тарелки. В этом документе описывается принцип работы этого встроенного HMT (iHMT) и анализируется его производительность путем сочетания моделирования и экспериментов. В частности, разрабатываются идеальные и средние модели с потерями, а производительность Hondamatic характеризуется экспериментально. Модель с потерями, оснащенная семью эмпирически определенными параметрами, способна прогнозировать механические и объемные потери при различных соотношениях и рабочих условиях. Установлено, что доминирующими потерями являются потери на сжимаемость и потери на вязкое трение без нагрузки, особенно со стороны двигателя. Эти потери считаются основными причинами того, что единичное передаточное число оказывается менее эффективным, чем ожидалось. Общий КПД составляет от 74 до 86% в условиях, проверенных экспериментально, и прогнозируется, что он превысит 70% при большинстве рабочих условий и передаточных чисел. Это аналитическое и экспериментальное исследование является первым в открытой литературе исследованием этой инновационной компактной встроенной конфигурации HMT.

Раздел выпуска:

Исследовательские статьи

Темы:

Двигатели, Трение, Моторы, поршни, Насосы, стресс, Крутящий момент, Давление, механика жидкости, Сжимаемость, Моделирование, Клапаны

Каталожные номера

1.

Кресс

, Дж. Х.

,

1968

, “

Гидростатические трансмиссии с разделением мощности для колесных транспортных средств — классификация и теория работы

Ф.

,

1964

, “

Leistungsverzweigte Getriebe (трансмиссии с разделением мощности)

»,

ВДИ-З

,

106

(

6

), стр.

196

–

205

.

3.

Комашер

,

Т.

,

2008

, “

Modelbildung, Analyze Und Auslegung Hydrostatischer Antriebsstrangkonzepte

”, Ph. D. диссертация, RWTH Ахен, Германия.

4.

Карл

,

Б.

,

Ивантысынова

,

М.

, и

Уильямс

,

К.

,

2006

, “

Сравнение рабочих характеристик бесступенчатых трансмиссий с разделением мощности

,

SAE

Документ № 2006-01-3468. 10.4271/2006-01-3468

5.

Аларико

,

М.

, и

Россетти

,

А.

,

2011

, “

Оптимизация гидромеханических трансмиссий с разделением мощности

”,

Мех. Мах. Теория

,

46

(

12

), с.

1901

—

1919

.10.1016/j.mechmachtheory.2011.07.007

.10.1016/j.mechmachtheory.2011.07.007

.10.1016/j.mechmachtheory.2011.07.007

.0004

6.

Ду

,

З.

,

Чеонг

,

К. Л.

,

Ли

,

P. Y.

, и

Чейз

,

Т. Р.

, июнь

2013

, “

Сравнение экономичности последовательной, параллельной и гидравлической гибридной архитектуры HMT

,” Proceedings of the 2013

American Control Conference

, Washington, DC, pp.

5954

–

5959

.10.1109/ACC.2013.6580772

7.

Sung

,

Д.

,

Хван

,

С.

, и

Ким

,

Г.

,

2005

, “

Проектирование гидромеханической трансмиссии с использованием сетевого анализа

”,

Proc. Инст. мех. инж., часть D

,

210

(

1

), стр.

53

—

63

.10.1243/095440705X6406

8.

77777777706

8.

77777777706

8.

7777777706

8.

777705706

8.

7770506406

.

К.

, и

Крус

,

стр.

,

2013

, “

Оптимизация конструкции сложной гидромеханической трансмиссии

”,

ASME J. Mech. Дес.

,

135

(

9

), с.

091005

.10.1115/1.4024732

9.

Россетти

,

А.

,

Макор

,

А.

, и

Скамперле

,

М.

,

2017

, “

Оптимизация узлов и схем гидромеханических трансмиссий

”,

Межд. Дж. Сила жидкости

,

18

(

2

), стр.

123

—

134

.10.1080/14399776.2017.1296746

10.

.2017.1296746

10,0004

9 0004444444444444444444444444444444444447,

4444444444474746746

9000 2 100004

.

К. Л.

,

Ли

,

P. Y.

, и

Чейз

,

Т. Р.

,

2011

, “

Optimal Design of Power-Split Transmissions for Hydraulic Hybrid Passenger Vehicles

,”

American Control Conference

, San Francisco, CA, June 29, pp.

3295

–

3300

.10.1109/ACC.2011.5991509

11.

Реймер

,

Л. В.

,

1972

, “

Управление нейтралью для гидравлической трансмиссии

», патент США № 3,698,189.

12.

СайтоОкудзаки

,

М.

,

Казухиро

,

ХТ

, и

Такеучи

,

С.

,

2006

, “

Гидравлическая бесступенчатая трансмиссия

», патент США № 7,000,388 B2.