Материалы студенческой научно-исследовательской конференции «Актуальные проблемы развития И истории технических, естественных и гуманитарных наук в системе высшего образования» (стр. 3 )

Pe= (Me*Iтр) /R — эффективная сила тяги автомобиля где: Ме — крутящий момент двигателя, R — радиус колес, Iтр — передаточное число трансмиссии.

Iтр=Iк*Iд*Iо — определяется передаточным отношением коробки передач, делителя и главной передачи.

Ро — сила сопротивления вспомогательного оборудования, приведенного к ведущим колесам.

Ртр — сила сопротивления трансмиссии (сила проворачивания валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с предельно малой скоростью).

Рw — сила лобового аэродинамического сопротивления. Эта величина считается по формуле Рw=k*F*Va*Va, где F — площадь лобовой проекции автомобиля, Va — скорость, k — коэффициент обтекаемости.

G — полный вес автомобиля.

Соотношение сил тяги и сил сопротивления движению применительно к разным скоростям при движении автомобиля на разных передачах.

Построенные графики иллюстрируют увеличение сил сопротивления движению с увеличением скорости автомобиля и Vmax имеет свое предельное значение, поэтому сила тяги автомобиля снижается.

Динамическая характеристика дает отношение баланса сил тяги и сопротивление к весу автомобиля. С увеличением веса автомобиля сила тяги будет расходоваться на перемещение этого веса. Машины, которые имеют не только высокие скорости, но и вес, проигрывают перед машинами с меньшими весами.

Автомобиль должен соответствовать своему служебному назначению и автоконструкторы  должны решать задачу оптимизации таких технических показателей как скорость, вес, мощность, расход топлива и обтекаемость.

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ АКПП

,

Основу всех планетарных механизмов составляют: водило, сателлит, солнечные (центральные) шестерни. Водило - звено, которое перемещает ось сателлита в пространстве. Сателлит – зубчатое колесо, ось которого вращается в пространстве. Солнечные (центральные) шестерни – неподвижное зубчатое колесо.

Планетарные механизмы появились на автомобилях в начале ХХ-го столетия. И первым серийно выпускаемым автомобилем с планетарной, но не автоматической, коробкой передач был знаменитый ФОРД-Т. Это была коробка, позволяющая реализовать две передачи переднего хода, одна из которых прямая, и одну передачу заднего хода. Она состоит из двух планетарных рядов (характерной особенностью которых было положительное значение внутреннего передаточного отношения при остановленном водиле) двух ленточных тормозов и одной блокировочной муфты (рис.1). Причем водило для этих двух планетарных рядов является общим элементом, и одновременно ведущим звеном 0. При затяжке тормоза звена 2 коробка работает в редукторном режиме, а при включении тормоза звена 1 реализуется передача заднего хода. Включение блокировочной муфты, установленной между ведущим звеном 0 и ведомым Х приводит к полной блокировки планетарного механизма, что соответствует прямой передачи. Конструкция этой коробки была далеко несовершенной, и, кроме того, наличие двух передач было явно не достаточно, но все равно она долгое время использовалась на автомобилях ФОРД-Т.

Любой планетарный механизм (рис.2) состоит из ведущего звена (О), ведомого звена (Х), звеньев (1,2, 3,…), планетарных рядов (ПР1, ПР2,…) и трех типов элементов управления: тормозов (Т1, Т2,…), блокировочных муфт (М1, М2,…) и муфт свободного хода (А1, А2,…).

Тормоз предназначен для остановки (блокировки с картером) звеньев планетарного механизма. При включении тормоза какого-либо звена его угловая скорость становится равной нулю. Тормоз может быть ленточным (Т1), дисковым (Т2) или в качестве тормоза может быть использована муфта свободного хода (А1).

Блокировочная муфта служит для жесткого соединения (блокировки) любых двух звеньев планетарного механизма. При ее включении угловые скорости звеньев, которые она соединяет, становятся равными. В качестве блокировочных муфт в АКПП используются дисковые муфты (М1) или муфты свободного хода (А2).

В теории планетарных механизмов планетарные коробки передач принято классифицировать по числу степеней свободы, которыми они обладают в случае полного выключения всех элементов управления. Коробки бывают:

· двухстепенными;

· трехстепенными;

· четырехстепенными и т. д.

Для включения передачи в случае двухстепенной коробки передач, необходимо воздействовать на один элемент управления. Если коробка передач обладает тремя степенями свободы, то для включения передачи необходимо воздействовать на два элемента управления и т. д.

Долгое время легковые автомобили оснащались трехскоростными автоматическими коробками передач. Причем, как правило, они строились по одной из двух кинематических схем:

· схеме Симпсона;

· схеме, в которой используется планетарный ряд со сцепленными сателлитами.

Схема Симпсона - схема, которая состоит из двух последовательно расположенных планетарных рядов. Для  управления используются две блокировочные муфты, два ленточных тормоза и муфта свободного хода. Схема Симпсона позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;

· две понижающие передач;

· прямую передачу;

· задний ход.

В схеме со сцепленными сателлитами  два планетарных ряда. Для управления используются две блокировочные муфты, два тормоза и одна  обгонная муфта. Схема позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;

· две понижающие передач;

· прямую передачу;

· задний ход.

В настоящее время, практически, все фирмы, занимающиеся разработкой автоматических коробок передач, выпускают четырехступенчатые коробки, построенные с помощью двух планетарных рядов. Все эти коробки передач обладают тремя степенями свободы, что несколько упрощает их систему управления.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ АКПП

,

Автоматические коробки передач активно вытесняют трансмиссии с механическими коробками передач. Это особенно заметно на примере таких стран, как США, Канада и Япония, где более 90% легковых автомобилей оборудованы именно автоматическими коробками. Даже в нашей стране, отличающейся настороженным отношением к АКПП, наметилась тенденция к увеличению объема продаж автомобилей с трансмиссиями, в состав которых входит АКПП.

Плюсы АКПП

-комфортность вождения;
- более мягкие условия эксплуатации, как для двигателя, так и для ходовой части в целом, все это благодаря наличию гидротрансформатора;
- улучшенная проходимость, за счет того, что АКПП позволяет более плавно двигаться. Другая сторона, выбраться из ямы с автоматом будет посложнее, машину нельзя "раскачивать" - можете загубить коробку.

Минусы АКПП

- КПД автомата ниже, чем у механической КПП.
- при остальных равных условиях (мощности двигателя и массе автомобиля) автомобиль, оснащенный АКПП, по приемистости будет уступать автомобилю, имеющему в активе механическую коробку.
- меньшая экономичность, хотя это не всегда так, поскольку современные автоматические трансмиссии в некоторых режимах движения позволяют добиться более высокой экономичности по сравнению с механическими КПП за счет поддержания оптимальных оборотов двигателя и интеллектуального управления режимами.
- автомобиль с АКПП нельзя завести с толкача. Есть статьи в которых написано, что можно, теоретически. Мы не нашли ни одного практического подтвержденияКлассический “автомат” включает в себя несколько агрегатов, главными из которых являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач.

Гидротрансформатор выполняет не только функции сцепления, но и автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля. Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин - центробежного насоса, центростремительной турбины и расположенного между ними направляющего аппарата-реактора. Насос и турбина предельно сближены, а их колесам придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. В результате гидротрансформатор получил минимальные габаритные размеры и одновременно снижены потери энергии на перетекание жидкости от насоса к турбине.

Насосное колесо связано с коленчатым валом двигателя, а турбина - с валом коробки передач. Тем самым в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами, а передача энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины.

Коробки автоматических трансмиссий имеют зубчатые зацепления, но существенно отличаются от обычных механических КПП хотя бы потому, что передачи в них переключаются без разрыва потока мощности с помощью приводимых гидравликой многодисковых фрикционных муфт или ленточных тормозов. Необходимая передача выбирается автоматически с учетом скорости автомобиля и степени нажатия на педаль газа, которая определяет желаемую интенсивность разгона.

В начале движения перевод селектора в положение D или R должен производиться при нажатой педали тормоза. Не следует делать задержку селектора на нейтрали (положение N), поскольку лишнее срабатывание автоматики отнюдь не увеличивает ресурс коробки. Нельзя нажимать на газ и тормоз одновременно. При непродолжительной остановке достаточно отпустить педаль газа и удерживать автомобиль тормозом, оставив селектор КПП в любом "ездовом" положении. Переводить рычаг селектора в позицию N следует лишь при продолжительной остановке с работающим двигателем, однако в данном случае лучше вовсе включить позицию P и выключить зажигание. Режим нейтрали предназначен для буксировки неисправного автомобиля, тем не менее повторимся - всем автомобилям с автоматическими коробками передач буксировка противопоказана в принципе. Только не надо впадать в крайность, а то некоторые владельцы автомобилей с "автоматами" панически боятся даже вытолкать вручную машину с заглохшим двигателем в более безопасное и удобное для стоянки место. Впрочем, поскольку при бездействующем моторе не работает масляный насос, условия смазки узлов КПП-автомата серьезно ухудшаются, но актуальным это ухудшение становится лишь при буксировке на более-менее приличное расстояние. Транспортировать автомобиль надо медленно (со скоростью не более 50 км/ч) и не более чем на 30 км. Оптимальный вариант - воспользоваться услугами эвакуатора, при этом автомобиль с приводом на одну ось устанавливается на тягач ведущим мостом, а полноприводная машина должна быть целиком погружена на платформу. Забуксовать на автомобиле с "автоматом" сложнее, чем на обычной машине, но если это случилось, нельзя "раскачивать" автомобиль, включая попеременно то первую, то заднюю передачу. Следует включить понижающий диапазон, ограничивающий переключение передач выше первой (позиция селектора "1" или L), и попробовать выбраться из грязи, действуя педалью тормоза как сцеплением. Примерно так же, слегка отпуская педаль тормоза и стараясь не перегазовывать, маневрируют в ограниченном пространстве.