Внимание – трансмиссия! — журнал «АБС-авто»

В прошлом номере журнала мы начали рассказывать о трансмиссиях, их особенностях и недостатках, а также проблемах, с которыми сталкиваются авторемонтники. Сегодня – продолжение темы. В прошлый раз мы говорили о трансмиссиях механических и автоматических. Сегодня наша тема: автомеханические, преселективные DSG, вариаторы и так называемые гибридные трансмиссии. Напомню, мы говорим не о достоинствах той или иной конструкции – они достаточно известны. Наша тема о проблемах, с которыми приходится сталкиваться ремонтникам.

Роботы

Итак, поговорим об автомеханических трансмиссиях, в простонародье называемых «роботами». Это та же самая механическая коробка передач – только на месте привода сцепления стоит актуатор, который включает и выключает это сцепление. А на месте механизма выбора передач стоят электродвигатели, как правило «шаговые» – которые приводят в движение кулису, обеспечивая выбор той или иной передачи.

Собственно, от «механики» эта коробка отличается лишь наличием электромеханической «навески» и электронного блока управления, который этой навеской управляет.

Появление «роботов» вызвано тем, что они проще по конструкции и дешевле традиционных гидравлических «автоматов»: в общем-то, это обычная механика. У Toyota был опыт применения «робота» – в частности, на Auris, Corolla Versa. Проблема была в следующем: по мере выработки деталей в ходе эксплуатации и износа сцепления для «робота» периодически требовался некий хитрый процесс, который дилеры называли «инициализацией».

Первым признаком того, что коробке нужна «инициализация», была потеря момента схватывания сцепления. Для примера – при езде на обычном «автомате» при отпускании педали тормоза автомобиль трогается. Так же должно быть и на «роботе». И если машина не трогалась при отпускании тормоза (а если стояла на подъеме, то иногда начинала и двигаться назад) – это был явный показатель того, что «роботу» пора… Суть «инициализации» заключается в том, что к диагностическому разъему подключается дилерский сканер и «робот» прогоняется по всем режимам.

Таким образом «мозги» знакомят с уровнем изношенности деталей на так называемом первом уровне.

Далее следует уровень второй – обучающая поездка. Это значит, что надо было разогнаться до пятой передачи – а потом замедляться, поочередно переключая передачи с пятой на четвертую, потом на третью и так далее вплоть до полной остановки. Затем заглушить двигатель и через определенное время его снова завести. Но в Москве, да и в других крупных городах проделать эту операцию из-за пробок бывает просто невозможно. Операцию «инициализации» на старых коробках надо было делать во время каждого ТО, то есть через 15 тыс. км пробега. На современных этот интервал возрос – до 40-60 тыс. км.

Сейчас этот процесс не лимитирован: «инициализацию» надо проводить, если в ней возникает такая необходимость – напомню: машина при отпускании педали тормоза не едет, или «дергается» при переключении. Собственно, это единственный крупный недостаток, присущий «роботам». Но он надолго отбил интерес к ним у автопроизводителей.

В частности, та же Toyota на «Королле» отказалась от «роботов» и перешла на обычный 4-ступенчатый «автомат».

Но у этой конструкции есть очень много путей для совершенствования. В частности, она лишена недостатков гидравлического «автомата», но обладает его достоинствами. У «робота» есть недостаток по сравнению с преселективными DSG (он более «тугодумный» при переключении). Но при этом у него гораздо проще конструкция – а старая аксиома гласит: чем проще, тем надежнее. Кроме того, у них есть большой потенциал в плане совершенствования программного обеспечения – чтобы в дальнейшем вообще исключить «инициализацию». И первые такие агрегаты у Toyota уже появились: это самообучающиеся «роботы». Так что если говорить о компромиссе между механикой, гидравлическим «автоматом», DSG и вариатором, то «робот» – это самый разумный вариант.

О надежности электромеханических коробок можно сказать следующее – они надежны настолько, насколько надежна «механика». Возможные отказы связаны с отказами исполнительных механизмов-актуаторов: проще говоря, шаговых электродвигателей. Но и к ним в последние годы претензий практически нет: они надежно работают в условиях подкапотного пространства – с перепадом температур, изменением влажности и т.д. И на мой взгляд, именно электромеханические коробки имеют большое будущее.

«Тойота-Аурис»: машина с роботизированной коробкой порой не желает ехать при отпускании тормоза, требуя поддать «газку». Вернуть утраченные навыки можно лишь с помощью дилерского сканера (процесс сродни колдовству, да и называют его мудрено — «инициализация»). По сути, робота знакомят с новыми параметрами сцепления, которые ушли от изначальных из-за износа (коробка здесь — та же «механика», только рычагом и третьей педалью управляют актуаторы по команде электроники).

Преселективная коробка передач DSG (Direct Shift Gearbox)

Коробки DSG известны также и под другими названиями: PDK, SST, PSG, S-tronic. Есть две конструктивно непохожих разновидности преселективных трансмиссий, но суть одна – у такой коробки два сцепления и два первичных вала, причем один находится внутри другого. Один вал завязан с одним диском сцепления, а второй, соответственно, с другим. И все это сделано для того, чтобы уменьшить время переключения передач.

Эта трансмиссия стала своеобразным «ответом» конструкторов на запросы автовладельцев, которых не устраивала «задумчивость» гидравлических «автоматов» и «роботов» при переключении передач. Работает это примерно так: как только водитель переводит рычаг коробки в положение Drive и нажимает на педаль газа, машина трогается на первой передаче. Как в «роботе», включается сцепление, и крутящий момент передается с первичного вала на вторичный через одну пару шестерен. Но при этом на другой паре валов в зацеплении уже находятся шестерни следующей передачи. И для того чтобы перейти на следующую передачу, достаточно ведущий диск (грубо говоря, «корзину») переместить с одного комплекта сцепления на другое. Это происходит очень быстро – в отличие от «автоматов» и «роботов», которым для переключения необходимо гораздо больше времени. В частности, «роботу» надо выключить сцепление, перейти на другую передачу, а затем опять включить сцепление.

В принципе коробка DSG – та же «механика», только чуть усложненной конструкции. Они проще гидравлических «автоматов», но сложнее «роботов» – из-за наличия двух сцеплений. Преселективная коробка переключает передачи без рывков, фактически без потери оборотов двигателя. Впервые такие коробки появились на немецких автомобилях – Audi, Volkswagen, Skoda (которые – те же «народные автомобили»), Сегодня они ставятся на многие машины, и в частности на «Фольксвагены», которые производятся в Калуге.

К сожалению, у них есть один большой недостаток. Если на «роботах» приходится проводить «инициализацию», чтобы компенсировать износ сцепления, то на DSG это еще более актуально. Мало того, что надо учитывать износ уже двух сцеплений. Еще необходимо сохранять ступицы двух первичных валов в одной и той же плоскости относительно как одного диска сцепления, так и другого. Иначе могут возникнуть очень нехорошие последствия. Например, синхронизаторы – детали не вечные и не всемогущие: им тоже нужно определенное время, чтобы согласовать обороты валов.

При нарушении соосности первичных валов промежуток при переключении передач «вверх» становится настолько малым, что синхронизаторы просто не успевают сработать. А при переключении обратно этот промежуток времени настолько увеличивается, что водитель ощущает толчок. В результате при переключении «вверх» начинается быстрый износ синхронизаторов, а при переключении «вниз» появляются ударные нагрузки на механизмы коробки.

Понятно, что и то и другое сокращает срок службы агрегата. Менее всего этим явлениям подвержены коробки DSG со сцеплением в масляной ванне (мокрым сцеплением). В таких коробках осевые износы не столь велики, поэтому необходимость периодической «инициализации» стремится к нулю. В частности, 6-ступенчатые «мокрые» коробки DSG нареканий у автовладельцев практически не вызывают. А вот 7-ступенчатые коробки с «сухими» сцеплениями создают проблемы, как говорится, «сплошь и рядом».

Существует разница в конструкции «сухих» и «мокрых» коробок DSG. Диски сцепления и той и другой трансмиссий находятся в неразборном моноблоке (разобрать его нельзя, можно только проводить регулировки зазоров сцеплений). Только в «сухом» два ведомых диска «посажены» на разные ступицы внутреннего и наружного первичных валов. А в «мокром» тоже два комплекта сцеплений, но многодисковых (семь, девять, одиннадцать дисков) и помещенных в масляную ванну. Здесь важно отметить еще вот что: регулировки, в частности выставление «в ноль» одного диска сцепления в среднее положение по отношению ко второму диску – процесс очень муторный. Даже у специалистов на это уходит порой немало времени: иногда по нескольку часов работы отверткой, ключами, щупами. И делать это приходится порой частенько.

Про надежность DSG ничего хорошего, к сожалению, сказать нельзя… Механика здесь в целом явно надежнее. Как и многие гидравлические «автоматы» и «роботы». Регулярно в прессе появляются сообщения, что производители «опять столкнулись с проблемой трансмиссий DSG и устраняют очередные «детские проблемы». И хочется задать вопрос – а сколько этих «детских проблем» еще будет? И кстати – японцы в «грехе» производства DSG пока что не замечены.

..

• Игорь Козлов

коробка передачроботизированная коробкатрансмиссияToyotaVolkswagen

Акпп робот что это такое

В мире существует несколько автомобильных трансмиссий. Наиболее популярными являются механическая коробка передач и автомат. На данный момент многие популярные производители стали использовать в своих новинках роботизированный вариант. В статье рассмотрим, что это такое – коробка передач робот, какие она получает отзывы и имеет ли преимущества и недостатки.

Характеристика коробки

Коробка передач робот является, по сути, механической, просто в нее дополнительно встроено автоматическое сцепление и переключение передач. Соответственно, работа трансмиссии полностью зависит не от водителя, как в других вариантах, а от электронного управляемого блока. Водителю лишь остается правильно передавать входящую информацию для корректной работы трансмиссии.

Устройство

Какая коробка передач лучше, автомат или робот, мы рассмотрим чуть позже, для начала нам нужно узнать устройство нового изобретения. Автоматизированная коробка передач получила сцепление фрикционного типа. Таковым является пакет дисков,ъ либо же встроенный отдельный механизм. Наиболее надежной и долговечной можно назвать конструкцию, которая получила двойное сцепление. Volkswagen Golf стал первым в мире автомобилем, который был оснащен роботизированной коробкой передач. Отзывы о работе устройства были довольно хорошими, все отмечали неплохую реакцию со стороны электроники, а также идеальную функциональность при разгоне. При этом поток мощности не разрывался. Это достигается при помощи использования двойного сцепления. При этом переключение скоростей занимает не более 1 секунды. При работе на российских дорогах, к сожалению, срок эксплуатации подобной коробки передач сокращается как минимум вдвое.

Особенности

Привод сцепления может быть электрическим, гидравлическим. В первом случае следует отметить наличие электродвигателя и механической передачи. Второй же тип привода работает за счет функционирования специальных цилиндров, которые управляются клапаном электромагнитного типа. В некоторых случаях коробка передач робот, вариатор которой хорошо устроен, комплектуется с электродвигателем. Он перемещает цилиндры, а также рассчитан на поддержание работы гидромеханического блока. Подобный прибор, который имеет привод такого типа, отличается длительностью скорости переключения передач. Как правило, она варьируется в пределах от 0,3 до 0,5 секунды. Однако если сравнивать с гидравлическими аналогами, то в системе не будет нужно постоянно поддерживать определенный давление. Ярким примером подобного автомобиля является «Опель», коробка передач робот на этой машине в целом радует многих водителей.

Гидравлические коробки передач получили быстрый цикл, который обеспечивает переключение передач за время от 0,05 до 0,06 секунды. Именно поэтому чаще всего такая трансмиссия применяется на гоночных машинах и суперкарах. Примерами служат Ferrari и Lamborghini. На машинах, которые относятся к бюджетному классу, такую коробку передач нельзя поставить на СТО даже в качестве дополнительной опции.

Как работает КПП робот?

Большая часть механизмов регулируется специальными интеллектуальными блоками коробки передач робот. Что это такое? Благодаря этому, то есть работе электронной системы, можно отслеживать все необходимые параметры для коробки передач. Также датчики анализируют положение трансмиссии, давление масла и других параметров для передачи в основной блок. После этого электроника сформирует все необходимые действия, которые следует выполнить. В виде коротких сигналов они будут поступать на электропривод и электроклапаны, соответственно, это позволит быстро, но плавно переключать коробку передач.

Режимы работы

Конструкция вариатора автомата и коробка передач робот для многих остается непонятной. Данное устройство работает на принципах механики. Однако при желании пользователя его можно переключать на автоматизацию. После того как человек перейдет в соответствующий режим, электронный блок будет заблокирован. Последний сам станет анализировать алгоритм работы. Водителю нужно лишь нажимать на педаль газа и следить за тем, что происходит на дороге. Довольно часто в пробках, судя по отзывам, коробка передач робот становится незаменимой. Если режим ручной, то водителю будет позволено самостоятельно переключать передачи с пониженной на повышенную, и наоборот. Управление можно осуществлять при помощи обычного рычага коробки передач.

Актуальность коробки в России

К сожалению, отечественные производители практически не используют для создания автомобилей коробку передач робот. Что это такое, не знают многие водители. Однако 2015 году было заявлено, что автомобили от ВАЗ, которые относятся к серии Priora, будут оснащаться роботом. Такая коробка весит около 35 кг, причем она полностью адаптирована под российские дороги и погодные условия. Например, если старая коробка автомат не давала возможности запустить машину при температуре ниже 25 градусов, то робот может показывать хорошую работу, даже если эта отметка опустится до -40. Гарантийный срок на роботизированную коробку составляет 3 года, однако производитель заявил, что средний период эксплуатации – 10 лет. Именно таким образом компания хотела добиться возвращения популярности для машин серии Priora.

Преимущества

Отзывы коробка передач робот заслужила весьма хорошие. Рассмотрим ее основные преимущества. Многие заявляют, что это удобно, когда коробка передач имеет все плюсы автомата и механики. Соответственно, человек, работая с машиной, может получать впечатления от действия автоматической коробки передач. Но одновременно с этим ему не стоит беспокоиться, что будет потрачено слишком много топлива.

Главное преимущество такой коробки передач – экономичность. Как заявляют пользователи, конструкция получила программное обеспечение, которое рационально определяет крутящий момент. И если сравнивать с обычным человеком, электроника не нервничает, не устает, не впадает в депрессию, не влияет на нее физическая нагрузка. Именно поэтому на мировом рынке роботизированная коробка передач получила огромное распространение.

На данный момент такая трансмиссия комплектуется в автомобилях классов A, B, C. Следует отметить, что «Тойота Королла» коробку передач робот тоже получила. Еще данное устройство устанавливается на немецкой машине Volkswagen Amarok. Причем этого «немца» можно купить в такой комплектации как на российском, так и на европейском рынке.

Однако это не исчерпывающий список плюсов, имеется еще несколько. Судя по отзывам, данная трансмиссия высоконадежная. Замена механизмов потребуется только после совершения пробега в 250 тыс. км. Зачастую ремонту подлежит сцепление, которое не очень хорошо переносит тяжелые нагрузки, особенно если идет речь о езде на труднопроходимых участках. Стоимость роботизированной коробки намного меньше, чем стандартного автомата. Более того, очень неприхотлива в обслуживании коробка передач робот. Масло – это единственное, что обязательно необходимо менять через каждые 60 тыс. км пробега.

Особенности веса

Вес коробки – довольно важный вопрос. По данному параметру трансмиссия показывает себя лучше, чем автомат, так как она значительно легче. Снаряженная масса такой коробки для легковых автомобилей будет не более 50 кг, в то время как вес автомата только начинается с этой отметки и достигает 100 кг в максимальных позициях. Соответственно, с роботом машина будет более легкой, то есть амортизаторы, колеса и двигатель не испытывают сильной нагрузки.

Что такое коробка автомат робот, мы уже рассмотрели, также обсудили преимущества машины, работающей на таком устройстве. Однако оно имеет и свои недостатки. Следует узнать, какие. Например, главным минусом считается скорость переключения передач. Из-за этого на машину может совершаться сильное давление, особенно если человек стоит в пробке. Зачастую автомобиль разгоняется при помощи рывков, что больше подходит для спортивной езды. Именно поэтому для всех любителей спокойного вождения производители такой коробки передач устанавливают специальный режим. И если с данной проблемой можно справиться, то безопасность езды по склонам на таком автомобиле является довольно актуальным вопросом.

Роботизированная коробка не получает постоянные сигналы от двигателя. Именно поэтому нередко она может отключиться, соответственно, машина будет со склона катиться вниз. Но, к счастью, судя по отзывам, мало кто попадал в такую ситуацию. В целом, учитывая все негативные стороны, данную коробку все равно можно назвать одной из самых лучших.

Признаки неисправности

Отзывы о коробке передач робот мы уже обсудили, далее нужно рассказать о том, в каких местах может ломаться данный прибор. Чаще всего перед глобальным ремонтом человек может заметить, что коробка начинает немножечко чудить, то есть переключаться на нейтральное положение. Как правило, такие симптомы появляются на восьмой год работы или же если человек имеет пробег в 200 тыс. км. Такая беда может случаться при работе на всех режимах коробки передач.

Иногда может проявляться такой симптом, как рывки при трогании с места. Зачастую, если такое появится на автомобилях Nissan и «Тойота», то придется менять ведомый диск сцепления. На 100% точно причину неисправности могут понять специалисты. По отзывам профессионалов и обычных водителей известно, что чаще всего ломается сцепление. Исключением нужно назвать автомобиль Toyota. В его случае робот приходится ремонтировать посредством замены на новый механизм актуатора. Также неисправности могут появляться из-за износа подшипника. Тогда придется покупать практически все детали сцепления, а иногда даже менять весь корпус. Как бы там ни было, если отремонтировать коробку передач, то машина сможет еще продержаться на ходу до 200 тыс. км.

Дополнительные нюансы

Коробка передач робот (что это такое, читайте выше) и автомат имеют много сходств. Обе они пользуются большим спросом. Робот считается доработкой механической трансмиссии. Благодаря блоку управления и другим особенностям с данной коробкой передач можно работать как с механикой, так и с автоматом. При этом конструкция будет намного проще, чем во втором варианте.

Также роботы больше выдерживают нагрузки, за ними не нужен особый уход. Автомобиль с такой коробкой будет потреблять меньше топлива, чем та машина, которая работает на автомате. Более того, водителям не приходится затрачивать время на переключение передач, если сравнивать с гидравлическим приводом.

В статье мы обсудили, как работает коробка передач, что за механизм ею руководит, какие особенности она получила. Таким образом, любой может заметить, что такой вид трансмиссии подойдет для любителей механики и для фанатов автомата. В любой момент ее можно переключить из механики в автомат или воспользоваться роботом. Но из-за того что данное изобретение относительно новое, то и покупать машину с наличием такой детали многие боятся. Однако, судя по отзывам, не стоит опасаться каких-либо непредвиденных обстоятельств, так как данное устройство максимально надежное.

Выводы

Все большую популярность среди автолюбителей набирает коробка передач робот. «Форд» также комплектуется этим новым устройством. Следует заметить, что такая трансмиссия очень удобная, функциональная и при этом неприхотливая. К сожалению, пока не все машины работают с ней, но нередко за дополнительную плату можно поменять коробку передач на эту. Если есть какие-то опасения, что могут возникнуть непредвиденные ситуации, то можно прочесть отзывы о машине, оснащенной такой трансмиссией, и понять, подходит ли такой вариант вам или нет. Как правило, многие водители полностью довольны своим выбором. Именно поэтому при покупке машины лучше обратить внимание на подобные модели.

С механической коробкой передач всё всегда было предельно ясно, но появление новых трансмиссий заводит автолюбителей в тупик при выборе машины. Коробка робот и автомат: в чём разница, каковы преимущества каждой трансмиссии и на чём в итоге остановить свой выбор?

Имея ранее ограниченный выбор трансмиссий, автолюбители при покупке транспортного средства могли отдать предпочтение только механике или автомату. Сейчас же активное развитие автомобильной индустрии привело к появлению новых трансмиссий, и выбор становится уже не таким простым. Интерес представляет коробка робот и автомат: в чём разница между этими трансмиссиями и как между ними выбирать?

Чем отличается робот от автомата

Чтобы понять, чем отличается коробка автомат от робота, стоит разобраться с принципом работы каждой из указанных трансмиссий и устройством системы в целом.

Устройство и принцип работы АКПП

В основе автоматики система управления, гидротрансформатор и сама КПП планетарного типа с конкретными шестернями и фрикционами. Благодаря подобной конструкции скорости переключаются в автономном режиме без участия водителя. Ориентиром в данном случае являются такие параметры, как режим движения, нагрузка и обороты двигателя.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью нашего специалиста, посвящённую тому, как правильно ездить на автомате.

Читайте также очень познавательную статью нашего специалиста, рассказывающую о том, как правильно ездить на механике.

Что такое вариаторная коробка передач и каковы её особенности? Узнайте об этом из материала нашего специалиста.

Также советуем прочитать статью нашего эксперта, в которой подробно рассказывается об особенностях АКПП Aisin.

Актуальность установки автомата наблюдается на грузовых и легковых машинах, а также автобусах. Если автомобиль переднеприводный, конструкция АКПП дополняется дифференциалом и главной передачей.

Устройство и принцип работы РКПП

Первое, чем отличается робот от автомата — особая конструкция, сочетающая в себе возможности механической и автоматической КПП. По сути, механика в данном случае дополнена автоматическим управлением с исполнительными механизмами, которые отвечают за переключение передач и работы сцепления. Переключение происходит аналогичным образом, как в случае с механической трансмиссией, но водитель в этом не участвует.

Первостепенной целью создания роботизированной КПП являлось снижение стоимости трансмиссии и одновременное слияние всех преимуществ механики и автомата. Речь идёт об удобстве управления и комфорте. В результате существует несколько вариантов устройства системы.

1. На примере автомобилей BMW серии M можно рассмотреть наиболее качественную и известную РКПП под названием Sequental M Gearbox (SMG). Коробка передач 6-ступенчатая, механическая, при этом электронная управляемая гидравлика отвечает за переключение скоростей и отключение сцепления. Передачи переключаются за 0,08 сек.
2. На примере Mercedes-Benz A-класса можно рассмотреть другой принцип, где электрогидравлический привод сцепления установлен на базе механики. В переключении скоростей водитель участвует, но педалей здесь только две. Электрический привод самостоятельно отслеживает положение рычага и педали газа, поэтому сцепление в данном случае отсутствует и отключается в автоматическом режиме. Цифры на ABS и датчиках двигателя помогают электронике в расчеёах, чтобы избежать рывков при переключении и резкого прекращения работы двигателя.
3. На примере автомобилей Ford и Opel можно рассмотреть третий принцип, где гидронасосы заменены шаговыми двигателями. Несмотря на бюджетность такого варианта, на практике он получился не слишком удачным, что выражается в задержке переключения скоростей и сильных рывках. Тем не менее на Toyota Corolla установлена аналогичная трансмиссия, и упомянутые недостатки здесь отсутствуют.

Основные отличия АКПП от РКПП

Итак, коробка робот и автомат: в чём разница между этими двумя трансмиссиями?

1. Первое отличие в конструкции. В случае с роботом это механика с блоком управления, устройство автоматики совсем другое.
2. Плавность и скорость переключений у автоматики лучше.
3. Почти все АКПП лишены функции ручного переключения, тогда как у роботизированной трансмиссии данная функция присутствует.
4. Еще одно отличие робота от автомата заключается в бюджетном ремонте и обслуживании первого.
5. Экономия также выражается в том, что робот потребляет меньше масла и топлива.

Чтобы окончательно сделать выводы о том, что лучше: робот или автомат, стоит проанализировать положительные и отрицательные стороны каждой из трансмиссий.

Плюсы и минусы АКПП

Сравнительная характеристика преимуществ и недостатков автоматики представлена далее.

Преимущества

Недостатки

Управление автомобилем простое и комфортное. Водитель только следит за дорогой, всё остальное за него делает автоматика. Гидротрансформатор более долговечный, если сравнивать со сцеплением в руках новичков. Нагрузки на двигатель меньше по сравнению с механикой. Число оборотов не увеличивается для переключения скорости. Нагрузка на ходовую часть также снижается. Наличие пассивной системы безопасности предотвращает самостоятельное движение машины, если она стоит на уклоне. Топливо расходуется более экономно, если речь идёт о шестиступенчатых АКП.

Существенный расход топлива на 4- и 5-ступенчатых трансмиссиях. Отсутствие такой динамики разгона, как в случае с механикой. КПД меньше за счёт наличия гидротрансформатора. Стоимость автоматики более высока, что влияет на общую стоимость транспортного средства, его обслуживание и ремонт. Масло расходуется в больших объёмах. Динамичность не так высока, длительный разгон. Передачи переключаются с небольшой задержкой. Если начинать движение на склоне, то небольшое скатывание назад присутствует.

ПреимуществаНедостатки

1. Экономичность на уровне механики.
2. Более низкая цена, доступный ремонт и обслуживание. Более экономное потребление масла.
3. Быстрое переключение скорости благодаря соответствующим системам на руле.
4. Роботизированная коробка передач, в отличие от автоматической, меньше весит.
5. Более высокая динамика.

1. Недостаточно плавное переключение скоростей, чувствуются рывки.
2. После включения заданной передачи ощущается задержка.
3. Необходимость переключать рычаг в нейтральное положение при любой остановке.
4. Ресурс КПП существенно страдает при каждой пробуксовке.
5. Наличие небольшого отката во время начала движения.

Вывод

Чтобы определиться, какая трансмиссия лучше, необходимо сначала определиться с собственными представлениями о комфорте, удобстве и безопасности управления машиной. Изучая характеристики авто во время покупки, помните о том, что отсутствие педали сцепления у обеих рассмотренных трансмиссий может привести в замешательство и неопытный водитель может роботизированную коробку принять за автомат.

Роботизированная коробка переключения передач (в просторечии робот [1] ) —коробка переключения передач со сцеплением, управляемая по командам компьютера гидравлическими или электрическими приводами.

Существует два основных типа роботизированных коробок [1] :

• Однодисковые (с одним сцеплением). Обычно представляют собой «механику», к которой присоединены исполнительные механизмы.
• Двухдисковые (также преселективные) — две параллельные механические коробки с двумя сцеплениями.

Как экзотика, запатентована коробка с тремя сцеплениями [2] . Редко встречается «автомат без гидротрансформатора» [3] — помесь «автомата» и «робота», гидравлическая планетарная коробка со сцеплением. Один из фрикционов («сцепление») используется для трогания, его делают прочнее, прописывают особые алгоритмы управления. Дальнейшее переключение — как на АКПП. Встречаются и вариаторы без гидротрансформатора [4] . Koenigsegg Jesko оснащён 9-скоростной трёхвальной коробкой без муфт переключения, но с 7-ю фрикционами [5] .

Прообраз робота, полуавтоматическая коробка, появился в 1980-е годы в автоспорте. Это робот, не умеющий либо автоматически переключаться, либо трогаться с места (тогда сцепление дополнительно управляется рычагом или педалью). Правилами автогонок запрещено то и другое — так, в «Формуле-1» переключаться можно только по команде гонщика, а сцепление управляется автоматически для переключения передач, защиты от ошибок водителя, поиска точки схватывания сцепления при нажатом тормозе, а также при подключенном гаражном оборудовании [6] .

Общего для всех производителей торгового названия, вроде MT для ручной, AT для автоматической и CVT для вариатора, у робота нет. Часто употребляется AMT (automated manual transmission). Для двухдискового робота употребляются DCL (dual clutch), DCT (dual clutch transmission). В просторечии робота часто именуют DSG (Direktschaltgetriebe / direct shift gearbox), в честь двухдискового робота ru en Volkswagen AG.

Содержание

Органы управления [ править | править код ]

Как и на других видах автоматических трансмиссий, у водителя всего две педали, тормоз и газ. Поведение РКПП на минимальной скорости отличается от АКПП, и РКПП может как эмулировать гидроавтомат [7] (на малых скоростях гидротрансформатор превращается в понижающую передачу и перебарывает тормозное усилие, отсюда — управление педалью тормоза), так и работать совершенно по-другому (например, ехать от лёгкого нажатия газа) [1] . Известен случай: первые версии однодискового робота ВАЗ ехали от лёгкого нажатия газа, но в дальнейших модификациях добавили в прошивку частичную эмуляцию гидро-АКПП [8] .

Селектор РКПП имеет режимы:

• Reverse — задний ход.
• Neutral — нейтральная передача (например, для буксировки).
• Drive или Auto — движение вперёд.
• ± или Manual — режим «типтроник» с полуавтоматическим переключением.

Режим стоянки Parking есть в коробке DSG производства Volkswagen и отсутствует в РКПП производства ВАЗ. Водитель ВАЗа оставляет машину в режиме N (на нейтральной передаче) или D/R (на первой/задней). Как и с АКПП, режим P дополняет, а не заменяет стояночный тормоз и не удержит автомобиль на склоне.

История [ править | править код ]

Механическая коробка передач требует тонкой работы педалью сцепления, и для решения этого вопроса конструкторская мысль пошла разными путями. Один из них — сделать совершенно другой механизм, в котором скорость переключается защемлением той или иной части многоступенчатой передачи, а толчки, возникающие при этом, гасятся жидкой средой — так работает традиционная гидромеханическая АКПП. Второй более прямолинейный — заставить автоматику выжимать сцепление. Первый действующий вариант такой коробки — Saxomat — выпущен в 1957 году. Эта коробка только выжимала сцепление, передачи приходилось переключать вручную [9] .

Ещё до войны знаменитый Адольф Кегресс описал принципиальную схему коробки с двумя сцеплениями. Неизвестно, воплотил ли кто-то её в металле. В 1980-е годы идею подхватили гоночные инженеры Porsche, сделав первый действующий вариант РКПП с двумя сцеплениями на аналоговой элементной базе [2] . Коробка вышла тяжёлой и ненадёжной, для старта требовалось ножное сцепление, однако начало было положено, Porsche 956 выступал и показывал неплохие результаты, и система продолжала совершенствоваться в гоночных автомобилях [10] . Оказалось, впрочем, что конструкции с одним сцеплением, сделанные из современных материалов, тоже достаточно быстро переключают. Современная коробка гоночных болидов высоких серий, в том числе «Формулы-1» — полуавтомат с одним сцеплением (для простоты последовательный кулачковый, что вполне приемлемо в гонках).

В 2003 году Volkswagen AG выпустил первый двухдисковый «робот» для дорожных машин. И сегодня Volkswagen DSG — самый известный и распространённый из роботов с двумя сцеплениями, а мехатроник — прозвище исполнительного механизма любого робота (так он называется у Volkswagen). Если робот с двумя масляными сцеплениями Volkswagen DSG6 DQ250 мало отличался по статистике отказов от других коробок, то «младший брат» Volkswagen DSG7 DQ200 с двумя сухими сцеплениями оказался довольно неудачным [11] . Производитель сказал: это очень перспективная коробка и он не будет от неё отказываться, взамен он даёт гарантию на 5 лет или 150 тыс. км пробега. С 2014 года коробку признали достаточно надёжной и отказались от такой гарантии.

Одновременно с двухдисковыми появлялись и однодисковые роботы — ничего общего с гоночными конструкциями они не имели, это была проверенная механика, к которой приделали исполнительные механизмы. Маркетинговый и инженерный эксперимент не удался: первые «роботы» переключались как выпускники автошкол, с рывками и толчками [1] . К концу 2010-х жёсткие экологические нормы [2] вынудили европейских производителей массово принять РКПП.

Устройство [ править | править код ]

Однодисковая РКПП представляет собой механическую коробку передач со сцеплением, к которой подсоединены два привода: один отвечает за сцепление, второй за вилки переключения. Приводы могут быть как электрическими, так и гидравлическими.

Если коробка гидравлическая (обычно применяется в дорогих автомобилях), есть также насос, поддерживающий давление в гидросистеме, и гидроплита (пути для масла и посадочные места для клапанов, сделанные в большой металлической плите). Интересно поступили в двухдисковой коробке DSG7 DQ200, устанавливаемой в маломощных авто Volkswagen: она электрогидравлическая, с маломощным электрическим насосом, не способным поддерживать давление, если начнётся расход жидкости. Давление поддерживает гидроаккумулятор — сосуд с газом под давлением 24 атм [12] . Если в автомате селектор — несколько клапанов на общем штоке, то селектор робота — чисто электрический выключатель, обработкой режимов занимается процессор.

Важное ноу-хау автопроизводителей — алгоритмы переключения: робот должен приспосабливаться к естественному износу диска сцепления [13] , не мешать водителю неудачными переключениями, исполнять различные приёмы езды на ручном автомобиле. Например, бортовой компьютер может принимать информацию с датчиков АБС и не переключаться, если автомобиль поворачивает. В Lada Vesta реализованы такие народные приёмы вождения, как стоянка на передаче, зимнее трогание со 2-й передачи, запуск двигателя «с толкача», вытаскивание из грязи «враскачку» [14] . В Lamborghini Aventador стоит робот с одним сцеплением, но вилками управляют четыре независимых гидропривода, а соседние передачи (кроме последней пары, 6-7) стоят на разных вилках, что и даёт спорткару время переключения в солидные 50 мс [15] . Грузовая коробка Volvo I-Shift несинхронизированная, синхронность вращения валов достигается программно.

Практически все автомобили с роботами снабжаются автоматическими противооткатными системами (hill assist) [16] [7] . Несрабатывание этой функции может вызвать неудобство, а то и аварию [4] .

Для переключения робот берёт информацию из самых разных систем автомобиля, и при отказе этих датчиков возможны ошибки. Очень многие роботы перестают нормально работать при отказе стоп-сигнала [13] .

“>

Роботизированная коробка переключения передач, конструктивные особенности

Роботизированная коробка передач вызывает недоверие среди автолюбителей. Многие водители полагают, что это разновидность автоматических трансмиссий. Возникает вопрос: «Почему стоимость робота меньше цены на АКПП?», давайте разберемся.

Содержание

• 1 Общее знакомство
• 2 Конструктивные особенности, принцип работы
• 3 Достоинства и недостатки

Общее знакомство

Роботизированная коробка

Различают два основных вида роботизированных коробок:

1. Простая. Является усовершенствованной МКПП с автоматическим управлением, переключение скоростей осуществляется роботом, отсутствует педель сцепления. В момент смены передачи разрывается поток крутящего момента — это приводит к появлению провалов при разгоне авто. В таких агрегатах предусмотрена возможность вручную переключать скорости.
2. Усовершенствованная (преселективная). Представляет собой механику, оснащенную двумя сцеплениями, имеющими прямое включение. Первое сцепление отвечает за четные передачи, второе — за нечетные. Такой принцип работы обеспечивает плавный и быстрый разгон.

Если вы встретите название «секвентальная» коробка, имейте в виду — такая аббревиатура произошла от слова последовательность (sequensum), значит, предусмотрено последовательное переключение скоростей водителем вручную. Основным достоинством коробок-робот есть сочетание удобства вождения, аналогично АКПП и небольшой расход топлива, как у механических КПП.

Многие производители занимались самостоятельной разработкой роботизированных агрегатов, значит, существует множество разновидностей указанного типа коробок, но при этом у них есть общие узлы:

• блок управления;
• МКПП;
• фрикционное сцепление;
• система, контролирующая смену передач.

За основу роботов берутся хорошо зарекомендовавшие себя механизированные конструкции КПП. Рекомендуем посмотреть видео о роботизированных агрегатах, оснащенных двойным сцеплением:

Конструктивные особенности, принцип работы

Алгоритм работы роботизированных коробок следующий: водитель производит запуск мотора, нажимает на педаль сцепления и выбирает нужное расположение селектора. При этом происходит разрыв потока мощности с помощью привода сцепления, автоматизированный механизм коробки выполняет включение выбранной передачи. Затем автомобилист отпускает педаль тормоза, машина начинает двигаться в выбранном направлении. Последующие переключения скоростей производятся автоматикой с учетом данных из датчиков. Процессор управляет движением машины по заложенной схеме, но водитель имеет возможность вмешиваться в работу коробки.

Основные узлы

Роботизированные агрегаты могут быть оснащены электрическим или гидравлическим приводом сцепления и передач. В первом типе исполнительными элементами есть сервомеханизмы, состоящие из электродвигателя и механической КПП. Второй тип состоит из гидроцилиндров, управление которыми производится электромагнитными клапанами.

Невысокую скорость смены передач имеет электрический привод, для него также характерны маленькие затраты энергии. Для гидравлического привода нужно поддерживать постоянное давление в системе, значит, происходит большее энергопотребление. Гидропривод при этом обеспечивает большую скорость, его устанавливают на спортивных автомобилях. Указанные параметры определяю область применения агрегатов:

• для бюджетных автомобилей — электрический привод;
• более дорогих марок машин — гидравлический привод.

Роботизированные КПП могут работать в двух режимах:

• автоматический;
• полуавтоматический.

В первом режиме водитель не задумывается о переключении передач, а во втором варианте автомобилист, если машина оснащена подрулевыми лепестками, без переведения машины из автоматического режима может переключить передачу ниже. В полуавтоматическом режиме передача переключается не только водителем, при максимальных оборотах коробка автоматически включит большую передачу.

Достоинства и недостатки

Роботизированная трансмиссия является сложной системой. К ее плюсам относят:

• надежный механизм редуктора;
• меньший расход топлива, в сравнении с коробкой автомат;
• необходим небольшой объем трансмиссионного масла — до 4 литров;
• роботы подлежат ремонту, так как в их основе лежит устройство МКПП;
• есть возможность воспользоваться при необходимости полуавтоматическим режимом.

Недостатки указанных агрегатов:

• основная проблема роботизированных трансмиссий — отсутствие возможности перепрошивки процессора с целью задания нового алгоритма управления.
• коробки с электрическим сервоприводом имеют маленькую скорость переключения передач.
• возможность пробуксовки сцепления.

Коробки-робот способны работать продолжительное время при соблюдении условий их эксплуатации. Традиционные роботизированные агрегаты, покажутся несколько медлительными для водителей, предпочитающих экстремальный режим вождения. Усовершенствованные роботизированные трансмиссии позволят достичь максимальной скорости при небольших топливных затратах.

Автор Сергей ПолищукОпубликовано 22.02.201722.02.2017Рубрики ТрансмиссияМетки АКПП, трансмиссия, роботизированная кпп

Роботы берут на себя сложные задачи по передаче и распределению

Скачать статью в формате PDF

Поделиться этой статьей:

Автор: Брент Баркер срок принудительных работ, работа . Сделанные из «химического теста», его роботы исчезли в анналах научной фантастики. Но этот термин прижился и вошел в английский язык в 1923 году.

Сегодняшние роботы — это что угодно, только не химическое тесто, и они специализируются на выполнении задач, слишком опасных, громоздких, удаленных или сложных для человека. Они варьируются от больших многоруких роботов, используемых при сборке автомобилей, до роботов для обезвреживания бомб, используемых полицией и военными, до нанороботов, используемых в медицине для доставки лекарств через кровоток.

На протяжении более двух десятилетий в электроэнергетике исследуется потенциал роботов для выполнения критических задач. В области передачи и распределения EPRI исследовал роботов, способных:

• Скольжение по проводам экрана для осмотра воздушных линий электропередачи
• Маневр внутри подземных хранилищ для осмотра электрических кабелей
• Забраться на подвесные фарфоровые, стеклянные и полимерные изоляторы и осмотреть их
• Осмотреть компоненты подстанции и защитить их от злоумышленников
• Проплывите через масло внутри больших трансформаторов, чтобы осмотреть сердечник

Роботы для линий электропередач

Воздушные линии электропередачи относятся к числу наиболее широко рассредоточенных активов электроэнергетических компаний. В одних только Соединенных Штатах они преодолевают десятки тысяч миль, многие из них в отдаленных районах. Осмотр необходим один или два раза в год для оценки старения компонентов и наличия полосы отчуждения. Исторически сложилось так, что бригады проводят визуальный осмотр или используют камеры и другие инструменты, когда они проходят по полосе отчуждения, взбираются на сооружения или путешествуют на вертолетах. Несмотря на то, что эта работа имеет решающее значение для надежности системы, она требует много времени, средств и иногда опасна.

После почти двух десятилетий исследований и испытаний EPRI разработала автономного робота для проверки линий электропередачи под названием «Ti». Он скользит по экранирующему проводу над проводниками под напряжением, преодолевая в среднем 3 мили в день. Системы обхода помогают Ти обходить препятствия и опоры ЛЭП.

«Мы развертываем Ti в Огайо на 75-мильном сегменте 138-киловольтной линии электропередачи, эксплуатируемой American Electric Power», — сказал Эндрю Филлипс, вице-президент EPRI по инфраструктуре передачи и распределения. «Когда он будет запущен и запущен в начале 2019 года, это будет первый в мире полностью автономный робот для линий электропередач. Он черпает энергию из электромагнитных полей линии электропередачи в ключевых точках для зарядки своих аккумуляторов, скользит вдоль линии, делая фотографии и различные показания, и отправляет их в режиме реального времени рабочим. Он может завершить 75-мильную линию за пять недель».

Визуальные и инфракрасные камеры высокого разрешения Ti проверяют полосы отчуждения и компоненты, а также определяют расстояния между линиями электропередач и деревьями. Его детекторы электромагнитных помех могут обнаруживать разряды, такие как искрение. Другие инструменты, запланированные для будущего развертывания: датчики молний, ​​датчики вибрации для ветреных районов и датчики тока утечки для прибрежных районов, где соль может загрязнить компоненты. Если требуется скорость, например, чтобы точно определить источник недавнего отключения, Ti может двигаться со скоростью до 5 миль в час.

«Мы работаем над конфигурацией, похожей на железнодорожную развязку, которая позволит роботу перемещаться на другую линию электропередачи, когда он проходит через подстанцию», — сказал Филлипс. «Это значительно повысит его полезность и ценность».

EPRI изучает затраты и преимущества Ti, такие как повышение безопасности и качества данных. Делая паузу в одном месте, робот может делать снимки лучшего качества, чем снимки, сделанные с вертолета, летящего со скоростью от 30 до 60 миль в час. «Ti может устранить необходимость в подробных проверках вертолетов, снижая риск», — сказал Филлипс.

Роботы-изоляторы передачи

Исследования роботов-изоляторов обусловлены необходимостью снижения рисков безопасности, связанных с дефектами полимерных изоляторов, длина которых составляет от 3 до 15 футов в зависимости от напряжения линии электропередачи. «Сегодня полимеры являются преобладающим изоляционным материалом, и проблема в том, что вы не можете увидеть внутренний дефект, влияющий на электрические характеристики. Вам нужен электрический тестер, который имеет прямой контакт с изолятором», — сказала старший менеджер проекта EPRI Эрика Уиллис.

Компания EPRI разработала и выпустила на рынок инструмент Live-Line для работы с некерамическим изолятором, который может выявлять токопроводящие дефекты. Однако рабочие должны вручную применять инструмент с помощью горячей палки. Держать 10-футовую горячую палку из стекловолокна, которая раскачивается под весом инструмента на конце, может быть тяжелым испытанием для тела, особенно если рабочий находится высоко в ковшовом грузовике, потрепанном ветром.

«Концепция EPRI представляет собой робота, интегрированного с инструментом Live-Line для работы с некерамическим изолятором. Он ползет вверх по изолятору, собирает показания с помощью инструмента, затем ползет вниз, где вы вытаскиваете инструмент и получаете свои результаты. Он говорит вам, приемлема ли единица», — сказал Уиллис.

Когда EPRI провела лабораторные испытания робота с 10 различными конфигурациями изоляторов, измерения робота оказались более последовательными, чем измерения вручную. «Но необходимо проделать большую работу, прежде чем робота можно будет с уверенностью применять в полевых условиях для всех конструкций изоляторов», — сказал Уиллис.

EPRI работает с Юго-западным исследовательским институтом над адаптацией этого робота для работы с фарфоровыми изоляторами. Другие улучшения, находящиеся в стадии разработки, включают удлинение рук и кистей, увеличение длины робота и включение усовершенствованных датчиков для улучшения качества данных и скорости обработки. «Мы можем упаковать гораздо больше в маленького робота и поставить камеры на каждую руку», — сказал Уиллис.

Подземные кабельные роботы

Поскольку большинство частей подземных кабельных систем находятся под землей, визуальные осмотры проводятся в отдельных точках: внутри подземных хранилищ, известных как смотровые люки , на подстанциях или сооружениях на стыках с воздушными линиями. Люки являются уязвимыми местами, требующими регулярных осмотров для оценки состояния кабелей, кабельных сращиваний, соединений, опор и другого оборудования.

Ограниченное пространство внутри люков затрудняет тщательный осмотр. Чтобы не посылать инспекторов в люк, некоторые коммунальные службы будут маневрировать камерой с источником света с поверхности.

EPRI анализирует роботизированные методы осмотра подземных кабелей электропередач для повышения безопасности рабочих и сокращения простоев. «Мы изучаем коммерчески доступные системы, их ограничения и то, как их можно адаптировать для использования подземных кабелей», — сказал инженер и ученый EPRI Дэвид Куммер. Проблемы включают четкость изображения, навигацию, возможность извлечения робота и мощность сигнала внутри люка.

«Мы оцениваем дроны для осмотра соединений и других компонентов в люках», — сказал Куммер. «Мы завершили тест, чтобы определить возможности визуализации и понять проблемы при маневрировании в люке. Затем мы протестируем имеющиеся в продаже беспилотники, предназначенные для работы в ограниченном пространстве». Команда Куммера использует транспортный контейнер для создания имитации люка для тестирования этих систем.

EPRI исследует системы, в которых трехфазные кабели находятся внутри стальной трубы и находятся под давлением масла. «Мы оцениваем робота, который может перемещаться внутри трубы и через нефть для осмотра кабеля», — сказал Куммер. Некоторые производители выпускают роботов, предназначенных для осмотра газовых или водопроводных линий, что ставит вопрос о том, могут ли они эффективно перемещаться по нефти и по трубе с кабелем.

На объекте EPRI в Шарлотте Куммер и его команда построили прототип робота и макеты труб с неисправными кабелями. «Робот имеет размеры 2 дюйма в высоту, 11 дюймов в длину и 4 дюйма в ширину, несет две камеры, светодиодные фонари и использует магнитные колеса, чтобы удерживать себя внутри трубы, чтобы он не касался кабеля», — сказал он. «В нашей лаборатории мы вручную протащили робота через 20-футовые участки трубы с помощью макетов кабелей, чтобы оценить ограничения изображения. Мы выявили многие, но не все дефекты, заложенные в кабеле», — сказал Куммер.

EPRI продолжает оценивать эти и другие технологии, включая подводных роботов.

Роботы для обеспечения безопасности подстанции

Поскольку безопасность подстанции по-прежнему в значительной степени зависит от ворот, охраны, освещения и детекторов движения для предотвращения краж, вандализма и терроризма, EPRI оценивает использование роботизированных технологий для повышения безопасности.

«Сегодня в продаже есть как минимум полдюжины автономных роботов. EPRI работает с коммунальными предприятиями над лабораторными и полевыми испытаниями на действующих подстанциях. Лишь немногие пригодны для непрерывной круглосуточной работы 365 дней в году на открытом воздухе, надежно работая морозными зимами и жарким летом в таких разных местах, как Калифорния, Техас, Миннесота и Нью-Йорк», — сказал EPRI Senior. Менеджер программы Кевин Берент.

Местность так же важна, как и погода. По словам Берента, «мы ищем грубых и выносливых роботов; может передвигаться по крупному гравию, грязи, снегу и грязи; и может преодолевать труднопроходимую местность с минимальным обслуживанием».

Техническое обслуживание, особенно в удаленных районах без персонала, может быть затруднено. «У многих роботов есть батареи, которые необходимо заменить. Некоторые аккумуляторы можно перезаряжать, но в моделях, которые мы видели, надежной технологии зарядки пока нет», — сказал Берент.

Мобильность и размер помогут отпугнуть злоумышленников. «Исследования показывают, что что-то движущееся вокруг и такое большое, как газонокосилка, может иметь сдерживающий эффект, снижая уровень преступности. Это не может быть похоже на игрушку. Если робот может напрямую атаковать злоумышленника в режиме реального времени с помощью микрофона, динамика, видеокамер и мигающих огней — тем лучше», — сказал Берент.

Многоцелевые роботы могут улучшить экономическое обоснование безопасности подстанции. «Робот-охранник, использующий инфракрасную камеру для обнаружения проникновения в ночное время, может использовать ту же камеру для проверки того, не перегревается ли оборудование больше, чем должно быть», — сказал Берент. «Мы рассматриваем несколько вариантов. Можно ли использовать робота для обслуживания? Можем ли мы добавить датчики для обнаружения утечек гексафторида серы?»

Роботы для осмотра подстанции

Роботы потенциально полезны для осмотра подстанции, включая визуальный осмотр и сенсорный мониторинг состояния оборудования, например, температуры, наличия коронных разрядов, утечек масла и гексафторида серы. В 2019 году главный технический руководитель EPRI Пурви Патель определит области применения и преимущества, а также рассмотрит коммерчески доступные технологии.

«После определения перспективных технологий мы планируем провести лабораторные демонстрации на нашей новой 138-киловольтной испытательной подстанции, а затем демонстрации в полевых условиях», — сказал старший технический руководитель EPRI Люк Ван дер Зел. «Цель состоит в том, чтобы оценить полезную нагрузку датчиков и производительность робота». Следующим шагом является разработка технической спецификации и руководства по применению коммунальных услуг.

Роботы-трансформеры

Роботы подстанции также могут использоваться для осмотра внутренних частей больших трансформаторов. Сегодняшние проверки имеют существенные недостатки. «Один из подходов предполагает опускание камеры или эндоскопа внутрь трансформатора, но диапазон доступа ограничен», — сказал Патель.

Второй подход — слить трансформаторное масло — десятки тысяч галлонов — и отправить человека внутрь. После осмотра масло заменяется. «Это требует много времени, потому что включает в себя вход в замкнутое пространство и переработку масла», — сказал Патель.

EPRI провела оценку различных имеющихся в продаже роботов для осмотра трансформаторов, определила и протестировала в лаборатории многообещающие варианты, а затем провела полевые испытания тех, у которых есть утилиты. Под руководством операторов, находящихся снаружи трансформатора, роботы плывут по трансформаторному маслу, собирая видео и фото внутри. Это устраняет необходимость в том, чтобы кто-то входил в трансформатор.

Контролируемые, воспроизводимые лабораторные исследования EPRI позволили получить представление о маневренности роботов, качестве изображения и видео, а также о способности достигать различных частей трансформатора.

Ключевые технические эксперты EPRI:

Эндрю Филлипс, Эрика Уиллис, Дэвид Куммер, Кевин Берент, Люк Ван дер Зел, Пурви Патель, Дрю Макгуайр
Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected].

Дополнительные ресурсы:

• Оценка новых технологий проверки роботов-трансформеров

Работа Крейга Дисковски/Edge Design

---

Инспекционные роботы EPRI переходят к следующему этапу

Робот для проверки линии электропередачи
Воздушные линии электропередачи являются одними из наиболее широко распространенных активов коммунальной отрасли. Только в США высоковольтные линии проходят более 150 000 миль, часто в отдаленных местах. Требования к надежности, старение компонентов, зазоры и соблюдение требований при проведении проверок на полосе отчуждения обуславливают необходимость проведения тщательных и своевременных проверок по всей длине этих линий. Такие всесторонние оценки обслуживающим персоналом, работающим на земле или в самолете, в настоящее время влекут за собой значительные расходы.

Чтобы расширить возможности инспекции и повысить экономическую эффективность, EPRI разрабатывает робота для инспекции линий электропередачи, который может быть постоянно установлен на этих линиях и пересекать 80 миль линии не менее двух раз в год, собирая точную информацию, которую коммунальные предприятия могут использовать. в режиме реального времени. По мере того, как робот ползет по линии электропередачи, он использует различные технологии проверки для выявления растительности с высокой степенью риска и нарушения полосы отвода, а также для оценки состояния компонентов.

После создания первоначальной концепции исследовательская группа EPRI усовершенствовала конструкцию и разработала прототип робота. Компания EPRI, получившая прозвище «Ti», провела серию испытаний прототипа в своей лаборатории в Леноксе, штат Массачусетс, и собирает данные, которые приведут к дальнейшему совершенствованию конструкции.

Особенности и функциональные возможности
Ti использует визуальные и инфракрасные камеры высокой четкости с расширенной обработкой изображений для проверки полосы отчуждения и состояния компонентов. Он сможет определять зазоры между проводниками, деревьями и другими объектами в полосе отчуждения. Камеры также смогут сравнивать текущие и прошлые изображения конкретных компонентов для выявления условий высокого риска или деградации. В качестве альтернативы камере робот может быть оснащен датчиком обнаружения света и определения дальности (LiDAR) для измерения положения проводника, растительности и близлежащих сооружений.

Ti будет передавать ключевую информацию обслуживающему персоналу, а глобальная система позиционирования точно определяет его местоположение и скорость. Другая система будет собирать данные с удаленных датчиков, установленных вдоль линии, а детектор электромагнитных помех будет определять место активности разряда, т. е. коронного разряда или дугового разряда. При обнаружении сбросов полевой персонал может проводить дальнейшие проверки с использованием дневных газоразрядных камер.

Робот, ползающий по проводникам, был разработан для работы с различными радиочастотными датчиками, разработанными EPRI, которые можно размещать вдоль линий электропередачи, чтобы в режиме реального времени оценивать такие компоненты, как изоляторы, проводники и компрессионные соединители. Эти датчики, скорее всего, будут развернуты в зонах воздействия окружающей среды или там, где были установлены определенные типы компонентов. Например, датчики молний будут установлены в районах с сильными молниями, датчики вибрации будут использоваться в районах с сильным ветром, а датчики тока утечки будут развернуты в прибрежных районах для обнаружения загрязнения солями.

Развернутые датчики будут непрерывно собирать данные, составлять гистограммы и определять максимальные значения. Данные будут передаваться на Ti , когда он находится в непосредственной близости, а затем будут переданы обслуживающему персоналу. Инспекционные роботы в сочетании с этими датчиками смогут предоставлять исчерпывающую, точную и полезную информацию для оптимизации обслуживания линии и повышения надежности передачи. В некоторых случаях покупка роботов для использования вместо ремонтных бригад может сместить расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание на капитальные затраты, что позволит окупить инвестиции и амортизацию.

В полевых условиях робот линии передачи будет постоянно установлен на проводе экрана линии передачи. Он пересекает структуры и препятствия, например. маркерные шары, использующие обходные системы, постоянно установленные на линии передачи. Робот автоматически отключается от провода экрана и подключается к системе байпаса. Как только он обходит препятствие или конструкцию, он возвращается к экранирующему проводу. Эти байпасные системы могут быть установлены во время строительства или встроены в оборудование линии. Предполагается, что мобильность робота может быть повышена, чтобы устранить необходимость в обходных системах, что позволит использовать его на существующих линиях электропередачи.

Хотя Ti может быть постоянно установлен на длинных линиях электропередачи, при необходимости его можно переместить на другие линии электропередачи, или он может перемещаться с одной линии на другую, используя мост, установленный на близлежащих конструкциях.

Текущая версия робота предназначена для осмотра в среднем 12 конструкций и пролетов 765 кВ в день. Он способен двигаться со скоростью до пяти миль в час, если ему нужно быстрее добраться до участка линии, например, для проверки неисправности линии. Робот получает энергию за счет сбора энергии и сохраняет ее во встроенных батареях.

Этапы разработки роботов для линий электропередач
Этот исследовательский, опытно-конструкторский и демонстрационный проект начался в 2008 г. и должен быть реализован в полевых условиях в 2014 г.

Концепция — . Исходные требования к роботу разработаны на основе отраслевых знаний и отзывов коммунальных служб. Система байпаса, солнечные батареи, комплект датчиков и требования к электропитанию были ключевыми акцентами при разработке концепции.

 

Проект – Был выполнен детальный проект как робота, так и систем байпаса. Были разработаны детали мобильности, а также интегрированный пакет датчиков, управления и связи.

 

Демонстрация технологий – Были сконструированы, протестированы и доработаны демонстраторы технологий как систем байпаса, так и механических компонентов робота. Испытания проводились на внутренних коротких участках линии с установленными байпасными системами.

 

Полномасштабные лабораторные испытания – Был разработан испытательный цикл, в котором были смоделированы все проблемы, с которыми робот для демонстрации технологий столкнется на типичной линии 765 кВ (углы и наклон). Для каждой из задач были разработаны обходные системы, а затем доработаны и установлены. Затем робот был протестирован и оценен по мере того, как он сталкивался с каждой из проблем.

 

Удаленный радиочастотный датчик — Был разработан набор встроенных радиочастотных датчиков для постоянной оценки состояния компонентов и передачи данных на Ti , когда он находится в непосредственной близости. Разработаны датчики тока утечки, температуры проводника, вибрации, молнии и неисправностей, которые в настоящее время демонстрируются на 12 площадках.

 

 

Система байпаса – сердце технологии
Одной из задач при разработке робота было создание конструкции, которая позволяла бы ему перемещаться по экранированному проводу линий электропередачи и преодолевать конструкции или другие препятствия на пути его проверки. Ti использует байпасные системы, стационарно установленные на конструкции и вокруг объектов.

EPRI тестирует шесть систем, в которых будет использоваться дополнительный короткий отрезок экранирующего провода, с помощью которого робот сможет обходить конструкцию башни и другие препятствия без участия оператора, пока он движется к следующему участку линии. Они могут быть в дополнение к обычному линейному оборудованию или встроены в обычное линейное оборудование.

Для новых линий передачи стоимость дополнительного или модифицированного оборудования незначительна по сравнению с общей стоимостью линии передачи.

Разработка полигона
Чтобы проверить работу робота и систем байпаса, EPRI построила испытательную площадку в Леноксе, Массачусетс. Этот «контур» имитирует самые сложные ситуации, с которыми робот может столкнуться на экранирующем проводе линии электропередачи 765 кВ. Для тестовой петли был разработан ряд комбинаций углов и наклонов, а также различные конфигурации.

Обзор производительности робота Ti и выводы
Мобильность: Построена площадка для испытаний роботов и систем обхода, которые прошли ряд испытаний как в помещении, так и на петле. Робот для демонстрации технологий смог пройти все испытания цикла испытаний несколько раз без участия оператора. Были получены важные сведения, которые приведут к улучшению конструкции, и исследователи собрали данные об энергопотреблении и производительности батареи.

Комплект датчиков: Комплект из четырех удаленных радиочастотных датчиков, с которых робот будет собирать данные, проходит испытания на 12 объектах коммунального хозяйства с напряжением от 138 кВ до 345 кВ. Результатом этих испытаний станут новые усовершенствования и разработки робота. Первоначальные результаты испытаний датчика LiDAR показывают большие надежды. Ниже приведен пример изображения, созданного этим датчиком.

Цвета обозначают высоту над землей — LiDAR измерил расстояние от робота с помощью лазера
. затем со знанием места отрабатывает высоту целей над землей.

Разработана и в настоящее время внедряется детальная архитектура системы датчиков и управления. Он будет протестирован, а затем, наконец, интегрирован в самого робота.

Следующие шаги в разработке
Используя знания, полученные в ходе испытаний контуров, разрабатывается и внедряется следующее поколение роботов и систем обхода.

В 2011 году завершился третий этап успешных испытаний. Ряд новых функций и модификаций был протестирован на демонстраторе технологий, чтобы оценить их производительность и заложить основу для проектирования и разработки первого прототипа устройства. Ti обошел испытательный цикл в лаборатории EPRI в Леноксе, штат Массачусетс, более 200 раз подряд, что свидетельствует о долгосрочной осуществимости концепции. Кроме того, на испытательном полигоне было завершено первоначальное тестирование LiDAR и камеры высокого разрешения. Электронный блок и система управления для робота были разработаны в 2011 году и прошли стендовые испытания.

Нанят поставщик для коммерциализации линейного оборудования для систем отвода и байпаса. Ведутся работы по интеграции этого оборудования с их существующей линейкой продуктов.

По результатам испытаний спроектирован и строится первый опытный образец. Ожидается, что установка будет испытана в конце лета 2012 года.

EPRI работает с инженерами American Electric Power (AEP) над включением робота и систем байпаса в линию электропередачи 138 кВ, которая будет реконструирована в 2014 году.

Другой робот для осмотра изоляторов передачи
По мере того, как активы линий электропередачи стареют, коммунальные предприятия сталкиваются с проблемой, как решить проблему старения композитных и фарфоровых изоляторов. Важной частью процесса принятия решений является определение состояния текущего населения, находящегося в эксплуатации, чтобы можно было решить, следует ли продлить срок службы или заменить. Кроме того, для полевого персонала важно оценить состояние гирлянды изолятора перед выполнением работ на сооружении, даже если работа не связана с изоляторами. Проблема является более сложной для композитных изоляторов, где существуют ограниченные методы контроля в процессе эксплуатации.

Современные методы контроля изоляторов
Существующие и новые технологии контроля для оценки состояния изоляторов линий электропередачи часто требуют непосредственной близости или контакта с гирляндой изолятора. EPRI разрабатывает новую технологию проверки композитных изоляторов для оценки их электрической целостности, известную как Live Working NCI Tool. Нынешняя версия этой новой технологии требует использования стержня, как и применение технологий камеры с стержнем. При сверхвысоких уровнях напряжения это потенциально сложно из-за требуемой длины стержня и воздействия на оператора. Исследователи EPRI определили это как подходящее применение робототехники в качестве транспортного механизма для этих технологий проверки.

Роботизированное решение
В связи с этой потребностью EPRI инициировала разработку «Insulator Crawler». Этот робот будет включать в себя «детекторную технологию» NCI Live Working и видеокамеру в качестве полезной нагрузки. В 2010 году было завершено технико-экономическое обоснование и рабочий проект, а в 2011 году демонстратор технологии по прозвищу «Айк» был сконструирован и успешно дистанционно испытан на I-образных, V-образных и тупиковых обесточенных изоляторах. .

Камера и прототип EPRI Live Working NCI Tool, который оценивал целостность полимерных изоляторов, затем были интегрированы в Ike и проверено. Он показал очень многообещающие результаты с улучшенной воспроизводимостью по сравнению с измерениями, сделанными оператором с помощью горячего стержня. Несмотря на то, что предстоит пройти долгий путь в этом сложном направлении, проект показывает, что использование робототехники в будущем имеет значительные преимущества, включая более воспроизводимые измерения, решение эргономических проблем и повышение безопасности за счет возможности удаления персонала из ситуаций, находящихся под напряжением.

Характеристики и стоимость
Роботизированная технология изолятора может позволить реализовать существующие и новые технологии непосредственной близости, а также контактные технологии проверки изоляторов при сверхвысоком напряжении (СВН = сверхвысокое напряжение 345 кВ и выше). Это могло бы привести к гораздо лучшей оценке изолятора и позволить коммунальным предприятиям удалить оператора из непосредственной близости от проводников под напряжением, что приведет к повышению безопасности. Это также может помочь уменьшить физическую нагрузку на операторов, поскольку им не нужно будет использовать тяжелую длинную горячую палку, которая оказывает значительную нагрузку на оператора.

Следующие шаги в разработке
В 2012 году возможности робота Ike расширяются за счет внедрения улучшений в механике, автоматизации и управлении. Полноценное испытание в лабораторных условиях запланировано на конец года.

Недавно команда разработчиков провела лабораторные испытания новой версии робота линии передачи. Новый прототип робота основан на многочисленных уроках, извлеченных из оригинального демонстратора технологий, который более двух лет тестировался на открытом воздухе в Леноксе, тестере колес транспортной системы и в лаборатории. Робот-прототип имеет полностью интегрированную систему управления, связи и питания, а в его конструкцию полностью интегрированы различные сенсорные системы, включая LiDAR, видео высокой четкости, неподвижные изображения, инфракрасную камеру, детектор электромагнитных помех и метеостанцию. Аккумуляторная система теперь полностью интегрирована в конструкцию.

Коммерческим поставщиком был разработан новый набор аппаратного обеспечения для прототипов на основе их текущих продуктов. Новая механическая конструкция робота была разработана на основе того, что было изучено в ходе предыдущих испытаний, и учитывает эту новую аппаратную конструкцию линии. В октябре 2012 года запланирована новая серия испытаний робота и нового линейного оборудования на открытом воздухе. Испытания будут касаться мобильности робота, управления и командных операций, связи и интеграции датчиков.

Об авторе

Д-р Эндрю Филлипс — директор по исследованиям в области передачи и подстанций. В настоящее время его исследования сосредоточены на программах воздушной передачи, подземной передачи, увеличения потока мощности, подстанций и высоковольтного постоянного тока (HVDC). В сферу его особых интересов входят некерамические изоляторы (NCI), молниезащита и заземление, проверка и оценка компонентов, разработка датчиков и проверка коронного разряда в дневное время. Эндрю получил степени бакалавра наук, магистра и доктора электротехники в Университете Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка.

Д-р Филлипс имеет четыре патента США и является автором более шестидесяти журналов и публикаций на конференциях. Он является зарегистрированным профессиональным инженером (PE) и членом IEEE и CIGRE. С ним можно связаться по телефону aphillips@epri. com .

Инновации в робототехнике | Hydro-Québec

Знание фактического возраста нашего оборудования имеет решающее значение при разработке оптимальных инвестиционных стратегий. Определение точной картины состояния наших проводов и компонентов линий поможет нам принимать обоснованные решения о продлении срока службы оборудования и будущих инвестициях.

Наши решения для проверки и технического обслуживания позволяют нам безопасно проверять линии электропередачи в широком диапазоне географических и климатических условий без ущерба для непрерывности работы.

LineScout — это роботизированная платформа, предназначенная для осмотра и обслуживания линий электропередач, находящихся под напряжением. Он предоставляет высококачественную подробную информацию, необходимую для правильного принятия решений и обеспечения надежности энергосистемы без влияния на работу. LineScout может преодолевать большинство препятствий на линии, а его неразрушающие датчики позволяют диагностировать состояние проводника с минимальным отбором проб.