Принцип работы роботизированной коробки передач

Вместо традиционной механической коробки передач конструкторы всё чаще используют более современные и технологичные варианты. РКПП — это роботизированная коробка передач, которая выполняет аналогичные задачи, но имеет несколько иное устройство и принцип работы, чем у МКПП.

Для начала необходимо отметить, что автомобили с роботизированной коробкой оснащаются только двумя педалями. Вместо третьей педали используется целый арсенал датчиков, акуаторов и специальных сенсоров, контролируемых бортовым компьютером. Электронная система анализирует стиль вождения, нагрузку, скорость и характер дороги, на основе чего прогнозируются дальнейшие действия. Также проводится синхронизация работы отдельных деталей коробки и двигателя автомобиля, что позволяет быстро и вовремя переключать скорости.

Конструкция МКПП

Конструкция обычной МКПП

В основе конструкции традиционной механической коробки передач лежат два вала: ведущий и ведомый. Двигатель выполняет определённую работу и создаёт крутящий момент, который передаётся с помощью сцепления на ведущий (первичный) вал. Ведомый (вторичный) вал уже непосредственно связан с колёсной парой, благодаря чему автомобиль приходит в движение. Первичный и вторичный валы связаны с собой специальными шестернями. Коробка передач определяет, как именно они взаимодействуют между собой. В нейтральном положении шестерни на ведомом валу вращаются свободно, то есть крутящий момент не передаётся на колёса.

Когда необходимо привести автомобиль в движение, водитель зажимает сцепление и включает передачу. Рычаг коробки отсоединяет шестерни первичного вала от двигателя и смещает синхронизаторы вторичного вала, в результате чего блокируется шестерня нужной передачи на ведомом валу. После активации сцепления крутящий момент через систему взаимодействующих шестерёнок уже начинает передаваться от двигателя непосредственно на колёса с заданным коэффициентом.

РКПП имеет очень много общего с механической коробкой, и принцип работы роботизированной коробки передач во многом схож с «механикой». Но главное отличие, как было сказано выше, заключается в том, что некоторые функции, такие как активация сцепления, коробка-робот выполняет автоматически.

История и причины появления

Европейские автомобильные компании поставили перед собой задачу улучшить характеристики автомобиля и его управляемость. Так как современные условия вождения достаточно существенно отличаются от тех, которые были во времена появления МКПП, необходимо создавать новые конструкции. В первую очередь учитываются загруженные городские дороги, где поток автомобилей движется неравномерно. Постоянные старты и остановки, и сопутствующее переключение передач сильно утомляют и снижают внимание. Именно поэтому была придумана коробка-робот, которая представляет собой нечто среднее между «механикой» и «автоматом», совмещая лучшие качества той и другой коробки. Первопроходцами в этом были спортивные автомобили, а РКПП фактически «тестировались» на гоночных трассах.

Особенности РКПП

Схема работы РКПП

Принцип работы РКПП по сути ничем не отличается от принципа работы МКПП. Также она имеют аналогичную конструкцию, за исключением наличия в «роботе» специальных сервоприводов, которые называют акуаторами. Именно они позволяют автоматизировать многие процессы, в частности смыкание сцепления и непосредственный выбор конкретной передачи.

Акуатор представляет собой электрический мотор с исполнительным механизмом и редуктором. В некоторых моделях автомобилей применяются гидравлические акуаторы. Контролирует работу данных механизмов электроника.

• Поступает команда и сервопривод замыкает сцепление;

• Перемещаются синхронизаторы, выбирая нужную скорость;

• Сразу же в автоматическом режиме плавно размыкается сцепление;

• Крутящий момент с нужным коэффициентом начинает передаваться на колёса.

Иными словами больше нет никакой необходимости иметь педаль в салоне, так как электроника автоматизирует основные шаги.

Важным элементом является компьютер, так как он анализирует скорость движения, данные, полученные с различных датчиков и сенсоров, и прочее, на основе чего выбирает нужную передачу.

Марки автомобилей с РКПП и названиями коробок

Плюсы и минусы РКПП

Плюсы коробки-робота:

• Бюджетный вариант «автомата»;

• Сохранены многие достоинства «механики»;

• Требуют меньше усилий;

• Высокий процент передачи КПД в крутящем моменте.

Простая конструкция не требовательна в обслуживании, но при этом отличается неплохими эксплуатационными характеристиками.

Из минусов можно отметить то, что РКПП больше подходят для автомобилей с мощными двигателями — изначально данные коробки проектировались для гоночных болидов. Из-за нехватки мощности коробка работает в более широком диапазоне и чаще переключает скорости, что снижает ресурс трансмиссии.

Видео

РКПП посвящен следующий видеоматериал:

Сравнительный анализ роботизированной коробки переключения передач и автоматической коробки переключения передач



Коробка передач (коробка переключения передач, КП, КПП, англ. Gearbox) — агрегат (как правило, шестерёнчатый) различных промышленных механизмов и трансмиссий механических транспортных средств.

Автомобили нашего времени могут оборудоваться одним из четырех видов КПП:

– Механической

– Автоматической

– Роботизированной

– Вариаторной.

Более подробно из четырех видов КПП рассмотрим две КПП:

– автоматическую

– роботизированную.

Первые попытки создания простейших АКПП относятся к началу автомобилизма — 30-м годам прошлого века. Например, в автомобилях Ford-T начала использоваться планетарная механическая трансмиссия, в автомобилях корпораций General Motors и Reo — первые полуавтоматические трансмиссии.

Хотя конструкции были далеки до идеала, это послужило мощным толчком в развитии конструкторской мысли. Первые полноценные АКПП появились на американских автомобилях General Motors в 1940-х годах. На известных моделях Cadillac, Oldsmobile, Pontiac опционально стала доступна полностью автоматическая трансмиссия.

В СССР дело с «автоматами» обстояло несколько хуже, но разработки велись и достаточно успешно. Первые АКПП использовались на «государственных» автомобилях (например, на знаменитой «Чайке»), затем — на «народных» автомобилях, в частности на автомобилях ГАЗ. Также АКПП широко применялись на автобусах (городские ЛиАЗы), спецтранспорте.

В 70–90-е годы отечественный автопром коробки-автоматы практически не применял, ограничиваясь более утилитарной и простой «механикой». В 2000-х, отечественные производители вновь решили вернуться к АКПП. К этому их вынудил рынок — выбор потребителей зачастую не в пользу «механики», а иностранные производители предлагают более широкий выбор комплектаций авто как с механикой, так и автоматом.

В устройство АКПП входит:

1. Гидротрансформатор — механизм, обеспечивающий преобразование, передачу крутящего момента, используя рабочую жидкость. Рабочая жидкость для АКПП обычно, готовое трансмиссионное масло для автоматических коробок передач.
2. Планетарный редуктор — узел, состоящий из «солнечной шестерни», сателлитов, и планетарного водила и коронной шестерни. Планетарка является главным узлом автоматической коробки.
3. Система гидравлического управления — комплекс механизмов, предназначенных для управления планетарным редуктором.

Время не стоит на месте, все усовершенствуется, это коснулось и КПП, начали появляться роботизированные коробки передач.

Совместно сложив понятия автомат и механика, конструкторы получили устройство называемой роботизированной коробкой передач, совместившее в себе плюсы и минусы обоих агрегатов.

Коробка с двойным сцеплением, как и много других изобретений, пришла из спорта, точнее с гоночных треков. Первым стремлением создать КПП с двойным сцеплением относится французу Адольфу Кегрессу. Еще в далеком 1939 году всемирно известный конструктор пытался применить свою разработку на легендарном Citroen Traction. Но, к сожалению, данная разработка так и осталось «бумажным проектом», так и не дойдя до конвейера.

Позже, в 80-ых годах 19-го века инженерам Porsche все же удалось создать коробку переключения, способную переключать передачи под нагрузкой, не сбрасывая при этом газа. В гонках данное изобретение имело невероятный успех, ведь даже доли секунд, которые теряются при сбрасывании скорости во время переключения передач, могут решить исход заезда.

За основу конструкции разработчики взяли механическую коробку, более надежную, чем автоматическая, добавив к ней специальные устройства, отвечающие за выжим сцепления с переключением передач.

В обычной механике переключением передачи с выжимом сцепления заведует непосредственно водитель. Он самостоятельно, ориентируясь на дорожную ситуацию используя педаль сцепления с рычагом КПП, выбирает необходимую передачу согласно времени ее включения.

Изобретатели решили исключить водителя из этой цепи, доверив все действия автоматике и компьютеру. Установив узлы-актуаторы, они сделали возможным автоматическое переключение роботизированной коробки, основой которой осталась механика.

Коробка робот работает при помощи узлов-актуаторов. Получая информацию о скорости движения, оборотах двигателя, датчиков ABS и ESP с бортового компьютера и действуя через свою механическую часть, они выжимают сцепление, перемещают синхронизаторы в коробке, выбирая необходимую передачу. Сервопривод, ответственный за сцепление, приняв необходимую команду, рассоединяет первичный вал с двигателем. В это время второй сервопривод, выбрав нужную передачу, включает ее. После включения первый актуатор восстанавливает сцепление, и автомобиль продолжает движение.

Сервоприводы, которые имеет робот, могут быть двух видов — электрические и гидравлические. Электрический представляет собой шаговый электродвигатель, перемещающий через редуктор свою исполнительную часть. Гидравлический привод воздействует через гидроцилиндр, получающий команды от электронного блока управления. Поэтому его еще называют электрогидравлическим.

Сравним две коробки передач: автоматическую и роботизированную КПП, выделим их плюсы и минусы.

Преимущества АКП

– АКП обеспечивает простое управление автомобилем.

– Если рассматривать гидротрансформатор в качестве аналога сцепления, становится, очевидно, что по сравнению с традиционным сцеплением, привести в негодность этот механизм, так быстро, как это происходит с классическим сцеплением у новоиспеченных водителей, невозможно.

– АКП не создает таких нагрузок на двигатель, как это может происходить с механикой. Переключение скоростей происходит без лишнего увеличения числа оборотов. Следовательно, ресурс двигателя не расходуется впустую.

– За счет использования гидротрансформатора снижается нагрузка не только на двигатель, но и на ходовую часть автомобиля.

– Автомобили с АКП имеют пассивную систему безопасности. В случае если автомобиль стоит на уклоне, он покатиться не может.

– Для шестиступенчатой АКП характерен меньший расход топлива.

Минусы АКП

– Автомобили с АКП не имеют такой динамики разгона, как это есть на автомобилях с механикой.

– На четырех и пятиступенчатых АКП расход топлива значительный. Особенно это проявляется на четырехступенчатых автоматических коробках.

– В целом автомобили, на которых установлена АКП, имеют меньший КПД. Это происходит из-за того, что значительные потери КПД происходят в гидротрансформаторе.

– Сама автоматическая коробка передач стоит дорого. Дорогостоящий ремонт и обслуживание АКП.

– В АКП используется большой объем масла. Причем масло это дорогостоящее. И это все накладывает свой отпечаток на стоимость обслуживания.

– Автомобиль, на котором установлена автоматическая коробка, менее динамичен. Разгон на нем занимает гораздо больше времени, чем это происходит на механике или на автомобилях с роботизированной коробкой передач.

– Существует определенная инерция в переключении передач.

– Если начало движения происходит на склоне, может произойти определенное скатывание назад.

Роботизированная коробка переключения передач

Плюсы роботизированных коробок передач

– Роботизированные коробки передач более экономичные, по сравнению с АКП. Их экономичность находится на одном уровне с механическими коробками.

– Роботизированная коробка стоит дешевле, чем АКП, к тому же она дешевле в обслуживании и ремонте. Потребляет меньше масла, чем АКП.

– Вес роботизированных коробок меньше, чем коробок-автоматов.

– Могут использоваться специальные системы переключения передач, расположенные на руле, которые делают переключение скоростей весьма быстрым. Таким образом, динамика у автомобиля гораздо выше, чем у автомобилей с автоматами.

Минусы роботизированных коробок передач

– По сравнению с АКП переключение скоростей происходит не настолько плавно. Рывки автомобиля во время переключения весьма ощутимы.

– Существует определенная задержка после включения нужной передачи и началом ее выполнения.

– Практически любая остановка требует переключения рычага в нейтральное положение, чего нет в автомобилях с АКПП.

– Любые пробуксовки при движении негативно сказываются на ресурсе роботизированной коробки передач. Т. е. такая коробка подходит в основном для твердых дорожных покрытий.

– Во время начала движения происходит определенный небольшой откат.

Таким образом, в вопросе о том, что лучше робот или автомат, невоможно ответить однозначно. Для каждого автолюбителя вопрос выбора КП индивидуален, и решает он его самостоятельно, опираясь, на свои интересы об удобстве и комфортности управления автомобилем.

Литература:

1. Коробка передач // Википедия. URL: http://ru-wiki.ru/wiki/Коробка_передач (дата обращения: 20.01.2017).
2. Коробка передач. Виды КПП и принцип действия. // DRIVE2.RU. URL: https://www.drive2. ru/b/1096010/ (дата обращения: 20.01.2017).
3. Что лучше: «робот» или «автомат»? // AUTODROP.RU. URL: http://autodrop.ru/ustroystvo-avtomobilya/822-chto-luchshe-robot-ili-avtomat.html (дата обращения: 20.01.2017).
4. Как пользоваться коробкой автомат // Wmeste.su. URL: http://wmeste.su/kak-polzovatsya-korobkoj-avtomat/ (дата обращения: 20.01.2017)
5. Роботизированная коробка передач: стоит ли довериться роботу // АВТОДОНТ. URL: http://autodont.ru/kpp/robotizirovannaya-korobka-peredach (дата обращения: 22.01.2017).

Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, роботизированная коробка передач, переключение скоростей, ABS, автоматическая коробка, двойное сцепление, необходимая передача, нужная передача, планетарный редуктор, рабочая жидкость.

Шестерни — робототехника

Из робототехники

Перейти к:навигация, поиск

Шестерни используются для передачи движения. Они сильно различаются по конфигурации и используются для самых разных целей. Основная предпосылка состоит в том, что входная шестерня (ведомая шестерня) имеет заданное количество зубьев, а выходная шестерня имеет заданное количество зубьев. Соотношение между этими двумя шестернями можно использовать для определения крутящего момента и скорости выходной шестерни, если известно входное значение ведомой шестерни.

Содержание

• 1 Крутящий момент в зависимости от скорости
  • 1.1 Пример
• 2 цилиндрические шестерни
• 3 Планетарные шестерни
• 4 конические шестерни
• 5 червячных передач
• 6 ходовых винтов
• 7 ШВП
• 8 Промежуточные шестерни
• 9 составных прямозубых шестерен

Крутящий момент и скорость

Скорость и крутящий момент обратно пропорциональны. Радиус шестерни прямо пропорционален ее крутящему моменту.

Speed ​​ = ( Input gear / Output gear ) * Input Speed ​​

Torque = ( Output gear / Input gear ) * Input Torque

Момент = a * Радиус шестерни

Момент шестерни 1 / Радиус шестерни 1 = Момент шестерни 2 / Радиус шестерни 2 908050 Пример0085

Пример будет иметь большое значение. Если бы двигатель был прикреплен к прямозубой шестерне с 10 зубьями, которая вращалась бы со скоростью 100 об/мин с крутящим моментом 1 дюйм/фунт и радиусом 1 дюйм. И вы соединяете прямозубую шестерню с 20 зубьями с шестерней с 10 зубьями. Выходная мощность шестерни с 20 зубьями будет составлять 50 об/мин при 2 дюйм/фунт. крутящего момента и 2 по радиусу.

Скорость : (10/20) * 100 = 50 об / мин

Крутящий момент : (20 /10) * 1 = 2 дюйма / LB

Radius : (2 *) / 1 = 2 в

Цилиндрические шестерни

Наиболее распространенными и простыми являются прямозубые шестерни. Прямозубые шестерни используются для передачи вращательного усилия (скорости и крутящего момента) на другую шестерню или рейку (плоская шестерня). Цилиндрические шестерни изготавливаются из многих материалов, с различными ступицами и шагом. Ступицы — это центральная часть шестерни, используемая для крепления шестерни к ее валу. Диаметральный шаг — это количество зубьев на дюйм шестерни. Это легко визуализировать с реечной передачей ниже. Если бы шаг был 24, то в 1 дюйме было бы 24 зубца рейки (если бы он не был метрическим, то 24 зубца на сантиметр).

Планетарные шестерни

Планетарные передачи или планетарные передачи состоят из зубчатого венца, одной или нескольких внешних шестерен (планетарных шестерен), вращающихся вокруг центральной шестерни (солнечной шестерни). Обычно зубчатый венец крепится к рычагу или приводу. Но любая из трех передач может быть стационарной, что позволяет использовать множество различных конфигураций. Основным преимуществом этого механизма зубчатой ​​передачи является значительное уменьшение на небольшом пространстве по сравнению со стандартными прямозубыми зубчатыми колесами.

Конические шестерни

Конические зубчатые колеса очень похожи на прямозубые, за исключением того, что они предназначены для передачи вращения посредством поступательного перемещения на 90 градусов. Конические шестерни облегчают переход на 90 градусов, но для этого требуется прочная коробка передач. Скорость и крутящий момент в конической передаче обрабатываются так же, как и в прямозубой.

Червячные передачи

Червячные передачи также используются для передачи вращательного усилия через 90-градусный переход. Червячные передачи не имеют обратного хода. Это означает, что независимо от того, какая сила приложена к большой цилиндрической шестерне, ведомая червячная передача не будет двигаться. Червячные передачи, как правило, имеют очень высокое соотношение между входом и выходом. Ведомая шестерня представляет собой спираль, которая перемещает выходную шестерню на 1 зуб за каждый оборот входной. Если бы выходная шестерня имела 30 зубьев, то отношение было бы 30 к 1. Вы можете использовать это отношение в уравнениях крутящего момента и скорости в секции цилиндрической шестерни.

Ходовые винты

Ходовые винты представляют собой длинный винт с гайкой, используемый для линейного перемещения. Ходовой винт имеет большое механическое преимущество, низкий КПД (50%), большую грузоподъемность, точное и точное линейное движение, и большинство из них не имеют обратного хода. Высокое трение обычно требует смазки и имеет тенденцию к перегреву или разрушению при длительном непрерывном движении.

Шарико-винтовые пары

Шарико-винтовые пары в основном представляют собой ходовой винт с подшипниками в «гайке», используемый для линейного движения. ШВП имеет большое механическое преимущество, высокий КПД (90%), большая грузоподъемность, точное и точное линейное движение, и большинство из них имеют обратный ход. Шарико-винтовые пары более дорогие, но обычно могут окупиться в долгосрочной перспективе благодаря более длительному сроку службы и меньшему обслуживанию.

Промежуточные шестерни

Промежуточные шестерни не влияют на передаточное число. Промежуточные шестерни используются для изменения расстояния между редукторами или для изменения направления вращения. Шестерня в центре является промежуточной шестерней и не влияет на соотношение между шестернями слева и справа.

Составные прямозубые шестерни

Составные прямозубые шестерни — это прямозубые шестерни с двумя наборами зубьев, используемые для увеличения передаточных чисел. На рисунках ниже показано расположение. Чтобы найти передаточное отношение, вам нужно найти передаточные числа между двумя механизмами цилиндрических зубчатых колес и перемножить их. Зеленая шестерня представляет составную шестерню.

от 10 до 40 зубьев = 1/4 скорости

Затем снова от 10 до 40 зубьев = 1/4 скорости

Окончательное соотношение: 1/4 x 1/4 = 1/8 x скорость

А или 8/1 х крутящий момент

О компании Stäubli Group

1. ВЫБЕРИТЕ СВОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ
2. Сюжетный тизер
3. Групповой тизер

Stäubli — глобальный поставщик промышленных и мехатронных решений с четырьмя специализированными подразделениями: электрические соединители, жидкостные соединители, робототехника и текстиль, обслуживающий клиентов, стремящихся повысить свою производительность во многих отраслях промышленности. Мы международная группа, которая в настоящее время работает в 29 странах с агентами в 50 странах на четырех континентах. Наша глобальная рабочая сила, насчитывающая 5700 человек, разделяет стремление к партнерству с клиентами практически во всех отраслях, чтобы предоставлять комплексные решения с долгосрочной поддержкой. Первоначально основан в 189 г.2 как небольшая мастерская в Хоргене/Цюрихе, Швейцария, сегодня Stäubli представляет собой международную группу со штаб-квартирой в Пфеффиконе, Швейцария.

Электрические разъемы

Stäubli Electrical Connectors разрабатывает передовые решения для подключения на основе надежной контактной технологии MULTILAM. В области фотогальваники компания Stäubli является пионером и лидером мирового рынка с портфолио разъемов MC4. Stäubli обеспечивает связи для жизни в таких отраслях, как возобновляемые источники энергии, промышленная автоматизация, передача и распределение электроэнергии, железная дорога, автоматизация сварки, контрольно-измерительные приборы, медицинские приборы и электромобили.

Посетите электрические разъемы

Жидкостные соединители

Жидкостные соединители Stäubli предназначены для подключения всех типов жидкостей, газов и электроэнергии. Наши стандартные и индивидуальные продукты, в том числе быстроразъемные и сухие муфты, решения с несколькими соединениями, безопасные разрывные муфты, устройства смены инструмента и системы быстрой смены пресс-форм, сочетают в себе производительность, качество, безопасность, надежность и долговечность.

Посетите соединители жидкости

Робототехника

Уникальный портфель продуктов Stäubli Robotics включает 4- и 6-осевых промышленных роботов, коботов, мобильных роботов и автоматизированных управляемых транспортных средств. Мощные, высокоточные решения позволяют нашим клиентам во многих требовательных отраслях решать задачи Индустрии 4.0 в конкретных производственных условиях.