Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Содержание

Для чего нужны синхронизаторы коробки передач?

Большая часть коробок передач, устанавливаемых в современных автомобилях, синхронизированы, что означает следующее: регулирование частоты поворотов шестерней предшествует изменению скорости на транспортном средстве с такой коробкой передач. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что за выполнение указанного действия несут специальные синхронизирующие приборы.

Устройство синхронизатора

Синхронизатор КПП в сборе

Здесь важно объяснить, что такое синхронизатор. Специалист ответит, что синхронизатор КПП это устройство, дающее возможность изменять скорость перемещения более плавно и менее заметно как для человека, управляющего авто, так и для людей, которые размещаются внутри салона. В этом заключается основное назначение синхронизатора. Также синхронизатор коробки передач полезен продлением срока полезного использования МКПП, сокращением уровня шумов в процессе изменения скоростей.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

  Данные свойства говорят о следующем: работа синхронизатора приносит пользу автомобилю, поэтому современные водители нередко приобретают его для монтажа в КПП. Обратитесь к специалистам, чтобы установить нужную и полезную вещь.

Схема синхронизатора

Стрелкой указано положение синхронизатора

Основа полезного прибора — это сила трения на период уравнивания скорости автомобиля. Количественный показатель этой величины становится больше при увеличении разницы между двумя величинами: частотой движения шестеренок и вала. Данное условие соблюдается лишь в том случае, если площадь двух соприкасающихся поверхностей увеличивается. На практике это обеспечивается за счет дополнительных приспособлений, вводящихся в устройство. Здесь речь идет о специализированных кольцах.

Синхронизирующий прибор включает в свой состав следующие приспособления:

  1. Муфта, выступающая в качестве связующего элемента, который объединяет вал и шестеренки. Она призвана обеспечивать прочное объединение отдельных деталей коробки передач.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается
    Муфта синхронизатора устанавливается выше ступицы и представляет собой насадку. Внутри приспособления находятся небольшие выемки с проточенным участком, сделанным под параметры колец. В проточенных участках располагаются сухарные выступы. Наружной стороной муфта соединяется с трансмиссионной вилкой.
  2. Колесная ступица, которая является конструктивной базой. Данная деталь оснащена шлицами, которые находятся внутри и снаружи. Они нужны для обеспечения соединения с другими элементами. Это позволяет ступице передвигаться по оси согласно выбранной траектории. На её окружности на равном расстоянии находятся несколько пазов, в каждом из которых находятся сухари. Они нужны для обеспечения взаимодействия с блокирующим кольцом. В процессе синхронизации и активации какой-либо скорости, выполняется блокирование муфты.
  3. Кольцо блокировки. Для чего оно нужно? Прежде всего, для своевременной и верной синхронизации. Основное назначение заключается в блокировке несвоевременного замыкания муфты, когда скорость движения шестеренок и вала еще не достигли идентичных значений.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Внутренняя поверхность данного элемента устроена таким образом, чтобы обеспечивать эффективное взаимодействие с шестереночным конусом. За счет углублений, находящихся на внешней стороне, блокируется функционирование муфты.
  4. Шестеренки с фрикционным конусом.

В коробке передач устанавливаются разные кольца, которые будут отличаться по конструкции.

Для оптимизации сил, растрачиваемых приспособлением на изменение передачи, требуется сделать поверхность соприкосновения больше. Для этого были созданы синхронизаторы автомобильных коробок передач, снабженные несколькими конусами со вспомогательными блокировочными кольцами.

Работа синхронизатора механической коробки передач

Если вы решили установить данное приспособление в свое авто, то должны узнать, как работает данное изделие. Принцип работы синхронизатора КПП заключается в следующем: когда переключатель зафиксирован в положении «нейтраль», то муфты прибора находятся в среднем положении.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается При этом передача мощности сквозь них совершенно исключена, а шестеренки, расположенные на главном валу, не создают препятствий к совершению вращательных движений.

Принцип работы синхронизатора

Если водитель решает изменить скорость, то муфта моментально передвигается и принимает положение, идентичное тому, которое занимают шестеренки. Это сопровождается переменой расположения сухарей, оказывающих влияние на блокирующее кольцо синхронизатора. В итоге кольцо укладывается вплотную к шестереночному конусу. Сила трения, создающаяся при соприкосновении поверхностей, приводит к тому, что кольцо внутри синхронизатора начинает проворачиваться до того самого момента, пока сухари не станут в упор с пазами.

Ремонт синхронизатора

Никто не может гарантировать, что устройство не выйдет из строя. В таком случае возникает необходимость в его незамедлительной починке. Сразу следует отметить, что работа синхронизатора не имеет прямого отношения к функционалу сцепления, следовательно, нет никакой необходимости в замене.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Если вас беспокоит какая-либо проблема, с ней следует обратиться к официальному продавцу автомобилей данной марки. Если у вас есть достаточные знания и практические навыки, то можно попытаться провести регулировку без посторонней помощи.

В некоторых случаях ситуацию может исправить только замена синхронизатора. Эта процедура проводится в несколько этапов:

  1. Отсоедините коробку передач от прочих деталей.
  2. Очистите все поверхности от посторонних частиц.
  3. Снимите кронштейн.
  4. Разъедините вилку коробки от КПП, открутив гайку, скрепляющую эти элементы.

Установка нового и исправного приспособления производится в обратном порядке. Опытный мастер поменял бы устройство за считанные минуты.

 

Источник

Еще никто не прокомментировал новость.

Для чего служит синхронизатор

Синхронизатор — составная часть коробок передач транспортных средств, предназначенная для безударного зацепления скользящей муфты с закреплённым (обычно — через игольчатый подшипник) зубчатым колесом.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Содержание

Предназначение [ править | править код ]

Типовая механическая коробка передач содержит в себе набор пар зубчатых колёс, из которых некоторые расположены на одном промежуточном валу, и находясь в постоянном зацеплении с парными им зубчатыми колёсами, жёстко закреплёнными на первичном валу, способны свободно вращаться на игольчатых подшипниках в своих ступицах.

Поскольку пары колёс имеют разное число зубьев и передаточное отношение, оператор может произвольно менять общее передаточное число коробки, но этот же фактор приводит к тому, что ведомые зубчатые колёса вращаются с разной скоростью.

Для механического соединения промежуточного вала коробки с тем или иным вторичным зубчатым колесом применяются скользящие по шлицам на промежуточном валу муфты. Но поскольку в каждый конкретный момент перехода из нейтрали в зацепленное состояние угловая скорость муфты и зубчатого колеса различны, встал вопрос предварительного их уравнивания — либо разгона зубчатого колеса до скорости вращения муфты, либо его притормаживания до неё же.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Реализация [ править | править код ]

В современных механических коробках передач, как правило, эта задача решается следующим образом. Торец зацепляемого зубчатого колеса имеет конусную поверхность, а между муфтой и этой шестернёй размещается промежуточное бронзовое кольцо синхронизатора с зубчатым венцом.

При движении муфты к зубчатому колесу муфта сначала захватывает бронзовое кольцо синхронизатора и прижимает его к конической поверхности зубчатого колеса. За счёт возникающей в этом месте силы трения, зубчатое колесо начинает притормаживаться (или наоборот, разгоняться, если оно вращалось медленнее муфты), и в конце концов их угловые скорости уравниваются — теперь в подвижной системе координат зубчатое колесо, кольцо синхронизатора и муфта представляют из себя единое целое, неподвижное друг относительно друга. Условие для безударного соединения муфты и зубчатого колеса выполнены, они вращаются с одинаковой скоростью. Далее муфта имеет возможность движения вперёд, и осуществляет уже жёсткое силовое сцепление с зубчатым колесом с помощью зубчатых венцов — на ней и на колесе.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Через это зацепление и осуществляется передача силового вращающего момента при движении автомобиля (бронзовое кольцо синхронизатора в передаче рабочего усилия никакого участия не принимает.)

Описанная схема применяется в большинстве современных механических коробок передач; её слабым местом является значительная сила трения на сравнительно малой площади конусной поверхности бронзового кольца, что вызывает его износ. Для увеличения срока службы колец их часто делают состоящими из двух или трёх бронзовых конусов.

Размещение синхронизаторов в современных коробках передач [ править | править код ]

Описанная выше схема является классической, но с точки зрения кинематики — не имеет значения, на ведущем или же на промежуточном валу расположены синхронизатор и синхронизируемое зубчатое колесо. Поэтому в современных коробках передач синхронизаторы могут располагаться на любом из этих валов, а также попарно на обоих валах, скажем, синхронизатор I и II передачи на первичном валу, а синхронизатор III и IV — на промежуточном.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

В коробках передач массовых автомобилей в настоящее время, как правило, задняя передача синхронизатора не имеет.

Синхронизатор КПП — механизм, предназначенный для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни. Сегодня практически все механические и роботизированные коробки передач синхронизированы, т.е. оснащены этим устройством. Этот важный элемент в коробке передач позволяет сделать процесс переключения плавным и быстрым. Из статьи узнаем, что представляет собой синхронизатор, для чего он нужен и каков ресурс его эксплуатации; разберемся также в устройстве механизма и познакомимся с принципом его работы.

Назначение синхронизатора

Синхронизатором оснащаются все передачи современных КПП легковых автомобилей, включая передачу заднего хода. Его назначение в следующем: обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни, что является обязательным условием для безударного включения передач.

Синхронизатор не только обеспечивает плавность переключения передач, но и способствует снижению уровня шума.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Благодаря элементу снижается степень физического износа механических деталей коробки, что, в свою очередь, влияет на срок службы всей КПП.

Кроме того, синхронизатор упростил принцип переключения передач, сделав его более удобным для водителя. До появления этого механизма переключение скоростей происходило с помощью двойного выжима сцепления и перевода коробки передач в нейтральную передачу.

Конструкция синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

  • ступица с сухарями;
  • муфта включения;
  • блокировочные кольца;
  • шестерня с фрикционным конусом.

Устройство синхронизатора

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Принцип работы синхронизатора КПП

В выключенном состоянии муфта занимает среднее положение, а шестерни свободно вращаются на валу.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается При этом передачи крутящего момента не происходит. В процессе выбора передачи вилка передвигает муфту к шестерне, а муфта, в свою очередь, пододвигает блокировочное кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным.

Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач. Начинается передача крутящего момента и движение автомобиля на выбранной скорости.

Несмотря на достаточно сложное устройство узла, алгоритм синхронизации длится всего несколько долей секунд.

Ресурс синхронизатора

При любых неисправностях, связанных с переключением скоростей, в первую очередь необходимо исключить проблемы со сцеплением и только потом проверять синхронизатор.

Самостоятельно выявить неисправность узла можно по следующим признакам:

  1. Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается
  2. Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс.
  3. Затрудненное включение передачи. Это напрямую указывает на то, что синхронизатор пришел в негодность.

Ремонт синхронизатора очень трудоемкий процесс. Лучше просто заменить изношенный механизм на новый.

Продлить срок службы синхронизатора и КПП в целом поможет соблюдение следующих правил:

  1. Избегать агрессивного стиля вождения, резких стартов.
  2. Правильно выбирать скорость движения и нужную передачу.
  3. Своевременно проводить техническое обслуживание КПП.
  4. Своевременно проводить замену масла, предназначенного именно для данного вида КПП.
  5. Полностью выжимать сцепление перед переключением передач.

Синхронизатор коробки передач

Все современные механические коробки передач, а также роботизированные коробки передач являются синхронизированными. В таких коробках для того, чтобы включить передачу, производится выравнивание частоты вращения вала и шестерни.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Синхронизацию обеспечивает одноименное устройство – синхронизатор. Помимо плавного переключения передач синхронизатор снижает износ механического соединения, шум при переключении и, тем самым, увеличивает срок службы коробки передач.

Синхронизаторами оборудуются все передачи коробки передач легкового автомобиля, в том числе передача заднего хода. Принцип действия синхронизатора основан на использовании сил трения при выравнивании скоростей. Чем выше разница в частотах вращения вала и шестерни, тем больше должна быть величина силы трения для их синхронизации. Выполнение данного условия достигается путем увеличения площади поверхности соприкосновения – установкой дополнительных фрикционных колец.

Синхронизатор состоит из ступицы с сухарями, муфты включения, блокирующего кольца и шестерни с фрикционным конусом. В конструкции коробки передач один синхронизатор обслуживает две передачи (шестерни).

Конструктивной основой синхронизатора является ступица. Она имеет внутренние и наружные шлицы.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается С помощью внутренних шлицев ступица соединяется с вторичным валом коробки передач и имеет возможность осевого перемещения по нему в разные стороны. Наружные шлицы соединяют ступицу с муфтой включения.

По окружности ступицы под углом 120° выполнены три паза, в которые установлены подпружиненные сухари. В синхронизаторе сухари нажимают на блокирующее кольцо при включении передачи и способствуют блокировке муфты на этапе синхронизации.

Муфта включения (другое название – муфта синхронизатора) обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни. Муфта насажена на ступицу и имеет внутренние шлицы. На шлицах выполнена кольцевая проточка, в которой размещаются выступы сухарей. Снаружи муфта синхронизатора соединяется с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо обеспечивает синхронизацию и препятствует замыканию муфты до момента выравнивания скоростей вала и шестерни. С внутренней стороны блокирующее кольцо имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с фрикционным конусом шестерни.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Снаружи блокирующее кольцо имеет шлицы, с помощью которых производится блокировка муфты включения.

На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.

Для увеличения поверхности соприкосновения, снижения усилия при переключении передач применяются многоконусные синхронизаторы: двухконусный, трехконусный. Например, в трехконусном синхронизаторе помимо блокирующего (наружного) кольца устанавливается еще внутреннее и промежуточное кольца. Для предотвращения проворачивания на кольцах выполнены выступы, которые фиксируются в пазах шестерни и блокирующего кольца.

Таким образом, в трехконусном синхронизаторе созданы три поверхности трения: между конусом шестерни и внутренним кольцом, между внутренним и промежуточным кольцом, между промежуточным и блокирующим кольцом.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В зависимости от конструкции в одной коробке передач могут устанавливаться синхронизаторы с различным числом конусов.

В нейтральном положении рычага коробки передач муфты синхронизаторов находятся в среднем положении, шестерни на ведомом валу вращаются свободно, поток мощности не передается.

При включении передачи вилка перемещает муфту синхронизатора из среднего положения в направлении шестерни. Вместе с муфтой сдвигаются сухари, которые воздействуют на блокирующее кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни. На поверхности возникает сила трения, которая поворачивает кольцо до упора сухарей в пазах кольца (кольцо стопорится от проворачивания). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.

Далее под действием сил трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. Когда скорости выравнены, под нажимом шлицев муфты блокирующее кольцо поворачивается в противоположную сторону, блокировка муфты снимается, шлицы муфты свободно проходят для зацепления с венцом шестерни.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Происходит жесткое соединение вторичного вала коробки передач и шестерни.

Несмотря на множество операций, весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.

Для чего нужен синхронизатор коробки передач?

Все современные механические коробки передач, а также роботизированные коробки передач являются синхронизированными. В таких коробках для того, чтобы включить передачу, производится выравнивание частоты вращения вала и шестерни. Синхронизацию обеспечивает одноименное устройство – синхронизатор. Помимо плавного переключения передач синхронизатор снижает износ механического соединения, шум при переключении и, тем самым, увеличивает срок службы коробки передач.

Синхронизаторами оборудуются все передачи коробки передач легкового автомобиля, в том числе передача заднего хода. Принцип действия синхронизатора основан на использовании сил трения при выравнивании скоростей. Чем выше разница в частотах вращения вала и шестерни, тем больше должна быть величина силы трения для их синхронизации.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Выполнение данного условия достигается путем увеличения площади поверхности соприкосновения – установкой дополнительных фрикционных колец.

Состоит из следующих элементов:

1.Блокирующее кольцо
2.Ступица
3.Сухарь
4.Кольцевая пружина
5.Фрикционный конус шестерни
6.Шестерня
7.Блокирующее кольцо
8.Муфта синхронизатора
9.Сухарь
10.Шестерня

Двойное сцепление. Устройство и принцип работы.

Еще не так давно автомобиль, имеющий двойное сцепление, воспринимался как нечто необычное, но сегодня редко кого удивишь этим. Несмотря на это, сегодня не каждый специалист может объяснить принцип работы двойного сцепления. На самом же деле тут все очень просто.

Достоинства и недостатки двойного сцепления

Главным достоинством такого сцепления является превосходная плавность хода автомобиля, а также отсутствие подергиваний и резких рывков. Также к достоинствам следует отнести экономию топлива почти на 10%, что является весомым аргументом в пользу двойного сцепления.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Отличная динамика при линейном ускорении без потери мощности. КПП с двойным сцеплением идеальное решение для автомобилей мощностью 200-500 лошадиных сил.

Если говорить о недостатках, то тут следует выделить огромное количество сложных элементов в системе подачи крутящего момента на ходовую часть автомобиля, а это в свою очередь влечет за собой высокие цены на ремонт и техническое обслуживания такой коробки переключения передач. Еще одним из существенных недостатков следует считать тот факт, что на сегодняшний день не так много автосервисов, которые могут на профессиональном уровне справиться с ремонтом КПП с двойным сцеплением.

Но, все же достоинств данная система имеет гораздо больше, чем недостатков, поэтому выбор за вами.

Немного из истории

В серийное автомобилестроение такой вид коробки передач пришел с гоночных треков. Впервые КПП с двойным сцеплением была создана конструктором А.Кегрессом в 1939 году, который планировал применить ее на Citroen Traction.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Но, его задумка так и не воплотилась в жизнь.

И только в середине 80-х годов конструкторы Porsche впервые создали автомобиль, который имел возможность переключения передачи под нагрузкой. Для гоночных автомобилей это был настоящий прорыв, так как на состязаниях победа могла решиться долями секунды. И если раньше, при переключении передач двигатели значительно теряли мощность, то при двойном сцеплении передачи переключались без потери крутящего момента.

Устройство коробки передач с двойным сцеплением

Главной деталью КПП с двойным сцеплением является двойной вал. А если говорить простым языком, то в одном корпусе КПП находятся две обычные коробки передач, которые работают попеременно.

Управление всеми механизмами осуществляется при помощи гидравлики и автоматики. Стоит отметить, что в такой коробке передач отсутствует гидротрансформатор, а сама система является лучшей системой сухого двойного сцепления.

В момент начала движения на автомобиле на первой передаче, система уже автоматически готовит вторую передачу.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В процессе переключения передач происходит размыкание первого сцепления, и замыкание второго. Затем, при разгоне автомобиля автоматика готовит третью скорость и так далее. Система автоматики настолько совершена, что при определении каждой последующей передачи учитывает:

Скорость вращения вала трансмиссии;
Положение педали акселератора;
Скорость вращения колес;
Текущее положение рычага КПП.
Непосредственно в процессе переключения передачи, оба сцепления становятся замкнутыми на сотые доли секунды, несмотря на это, двигатель продолжает быть соединенным с ведущими колесами, а потеря крутящего момента практически не ощущается.

Для чего служит синхронизатор в коробке передач?

Синхронизатор — элемент конструкции коробок передач механической схемы на валах и шестернях постоянного зацепления, предназначенный для синхронизации угловых скоростей блокировочной муфты и шестерни при включении передачи.

Как понять что сломался синхронизатор?

Признаки износа механизма

  1. Произвольное выключение какой-либо из передач;
  2. Резкий шум в момент переключения скорости;
  3. Затрудненное включение передачи;
  4. Нечеткое включение передачи или невозможность ее включения.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Как работают синхронизаторы в коробке передач?

Принцип работы синхронизатора КПП

Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным. Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач.

Сколько синхронизаторов в кпп?

Устройство синхронизатора

Синхронизатор состоит из ступицы с сухарями, муфты включения, блокирующего кольца и шестерни с фрикционным конусом. В конструкции коробки передач один синхронизатор обслуживает две передачи (шестерни).

Почему ломаются синхронизаторы?

Синхронизатор при работе подвергается интенсивным нагрузкам. Как следствие, металлические элементы данного узла начинают разрушаться.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Быстрее всего с этой проблемой сталкиваются те автовладельцы, которые предпочитают «спортивный» стиль вождения, предусматривающий частое переключение передач.

Для чего синхронизатор?

Синхронизатор — элемент конструкции коробок передач механической схемы на валах и шестернях постоянного зацепления, предназначенный для синхронизации угловых скоростей блокировочной муфты и шестерни при включении передачи.

Как определить неисправность коробки передач?

Неисправности коробки передач можно установить по внешним признакам:

  1. шум коробки передач;
  2. затрудненное включение передач;
  3. самопроизвольное выключение передач;
  4. подтекание масла.

Почему синхронизатор является наиболее уязвимой частью кпп?

Есть в МКПП наиболее уязвимый механизм называется он синхронизатор, это такой зубчатый золотистый венец. Нужен он для того чтобы останавливать вращающиеся части в коробке передач, заставляя их сходиться плавно, без задиров и хруста.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Какие неисправности приводят к самопроизвольному выключению передачи?

Причинами самопроизвольного выключения передач являются: поломка пружин фиксаторов, износ гнезд и шариков фиксаторов, чрезмерный износ зубьев шестерен и муфт синхронизаторов.

Сколько синхронизаторов в кпп газель?

ЗМЗ-402 / Трансмиссия / Коробка передач / Переборка пятиступенчатой КПП ГазельВолга. Часть 3 — Синхронизаторы нового образца.

Сколько скоростей в коробке передач?

Современные МКПП имеют разное число передач – от четырех до семи. Идеальной модификацией специалисты считают 5 и 6 передач, поскольку они обеспечивают оптимальное регулирование скорости автомобиля. 4-х ступенчатые коробки морально устарели, сегодня их можно встретить лишь на бу авто.

Сколько валов в коробке передач?

Устройство механической коробки передач Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Что значит синхронизированная коробка передач?

Коробки передач бывают механические и автоматические. … Синхронизированная коробка передач – это коробка, в которой наличествует синхронизатор. Это устройство придумано, чтобы выравнивать скорости вращающихся шестерен. Пока они не сравняются, оно не позволит муфте включения перейти на другую шестерню.

Как поменять синхронизаторы?

Для замены синхронизатора нужно выполнить такие действия:

  1. Сливаем трансмиссионную жидкость и демонтируем КПП.
  2. Очищаем корпус от грязи.
  3. Снимаем кронштейн, крепящий трос сцепления.
  4. Выкручиваем крепежные гайки.
  5. Выкручиваем болт вилки и перемещаем муфту вниз (шлицы должны оставаться сцепленными с шестеренкой).

Как работает синхронизатор для вспышки?

Работают они просто: передатчик снимает командный импульс с «башмака» (синхроконтакта) камеры и передает его на приемник, который подает команду вспышке.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Для чего нужны сухари в кпп?

Так вот, для того чтобы поставить кольцо синхронизатора в правильное положение перед этапом синхронизации и нужны сухари! … Так же в КПП УАЗ «сухарь» служит ограничителем угла поворота кольца синхронизатора и удерживает его от вращения относительно ступицы муфты.

Зачем нужен синхронизатор коробки передач

Опубликовано:

05.05.2016

Задача коробки передач очень проста — менять частоту вращения между коленвалом двигателя внутреннего сгорания, или первичным валом самой коробки, что одно и то же, так как их частота одинакова, и карданом, усилие от которого впоследствии через определённые промежуточные механизмы приводит во вращение колёса автомобиля. За счёт разности диаметров и, соответственно, количества зубьев больших и малых шестерён, установленных на первичном, а также вторичном валах коробки, можно выбирать соотношение, с которым будут вращаться колёса относительно двигателя. То есть этот принцип существует в механизме скоростей горного велосипеда, где в зависимости от изменения пар работающих в зацепление шестерён меняется скорость вращения колёс.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Шестерни крутятся всегда и все, только синхронизатор коробки передач задействует нагрузку на определённые им пары скоростей: первая, вторая, третья, четвёртая, пятая, задний ход и так далее. От коленвала двигателя через сцепление крутящий момент подаётся на первичный вал, где через синхронизатор соединяет соответствующую пару передач и вращение передаётся дальше. У переднеприводных автомобилей через шарниры равных угловых скоростей момент передаётся на ступицы передних колёс. У заднеприводных автомобилей через промежуточный карданный вал, закреплённый снизу днища на подвесных подшипниках, крутящий момент получает главная передача, расположенная на заднем мосту. При помощи удара вращение получают задние колёса.

Принцип работы синхронизатора коробки передач

Работа синхронизатора коробки передач позволяет системе трансмиссии вращаться с одной скоростью. Переключение шестерён муфтами синхронизатора предохраняет зубья, но удар на себя принимают зубья муфты. Удар происходит из-за того, что скорость вращения валов неодинакова, другими словами, валы не синхронизированы.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Если скорости вращения вторичного вала с шестернями какой-нибудь из передач уровнять, то она будет включаться легко и бесшумно. Это можно сделать, используя силу трения.

Если на одном из валов закрепить конус, а на другом конические передачи, при их соприкосновении трение будет подгонять отстающий вал, тормозя обгоняющий, а валы будут вращаться с одинаковой скоростью. Коническое кольцо изготовлено с заострёнными зубьями, имеет несколько видов механической обработки, позволяющей бесшумно выполнять свою функцию в трансмиссии весь период эксплуатации. Помимо этого, благодаря пористой структуре внутренней поверхности скользит по валу, что позволяет удерживать смазку, тем самым улучшая скольжение и увеличивая период службы детали. Вращение двух независимых систем с одинаковой скоростью называется синхронным. Механизм, который выравнивает скорость вращения шестерни и вала называется синхронизатором. Работа синхронизатора позволяет легко включать передачи одним движением, а это сохраняет зубья муфт.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

На труднопроходимых, извилистых дорогах, в условиях оживлённого городского движения водителю приходится часто переключать скорость, синхронизация которой значительно улучшает процесс, облегчая его. Синхронизатор переключается системой рычагов и вилок, передвигаясь по валу, обслуживает, соединяя находящиеся по бокам от него шестерни в соответствующие пары передач с шестернями вторичного вала.

Все узлы переключения синхронизаторов разработаны таким образом, чтобы эффективно и долговечно обслуживать, передавая создаваемый двигателем внутреннего сгорания крутящий момент соответственной мощности. Наиболее нагруженным узлом, подверженным нескольким видам циклических колебаний и износов, является сцепление. Фрикционные накладки, взаимодействуя при помощи сил трения, создают зацепление с маховиком двигателя, при этом также применена прижимная сила пружин и лепестков корзины сцепления, то есть в процессе прижимания синхронизируется мотором и первичным валом коробки переменных передач.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Материал же фрикционных накладок подобран таким образом, чтобы обеспечить наилучший коэффициент сцепления с материалов маховика, которым является чугун.

Виды износов шестерён синхронизаторов и обслуживание коробки передач

От постоянного соприкосновения между подвижными частями шестерён возникают силы трения, а также ударные силы при непосредственном вхождении в зацепление зубьев. Всё это в процессе эксплуатации приводит либо к естественному износу деталей, либо к аварийному износу. Естественный износ шестерён и подшипников вызывает характерный шум в работе узла, по которому, не разбирая коробки передач, зачастую возможно определить его причину.

Аварийный износ происходит реже, но его последствия в виде неожиданного, резкого разрушения зубьев шестерён, подшипников, помимо характерных звуков, приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации без разборки и ремонта автомобиля в целом.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Принцип работы синхронизатора коробки передач основан на том, что при эксплуатации основным критерием его обслуживания является качество используемой смазки. На периодичность её замены влияют некоторые факторы, такие как состояние дорог, загруженность автомобиля, а при усреднённых режимах эксплуатации — пробег.

Синхронизационные кольца, как и остальные подвижные детали, подвержены процессам износа. Признаками неисправной работы синхронизаторов может служить хруст при переключении скоростей. Внутренний износ колец, а также увеличение пятна контакта зубьев детали, возникающими от ударов при вхождении в зацепление, вследствие постоянного взаимодействия с шестернями, приводят к заеданию механизма синхронизации, что в целом ухудшает работу коробки перемены передач. В таких случаях замена синхронизаторов восстанавливает до необходимого уровня управляемость систем переключения пар по всем передачам. Современные металлизированные смазки обеспечивают повышенную защиту от износа зубчатых колёс, подшипников и так далее.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Нам было бы очень интересно узнать ваше мнение по этой теме.

Синхронизаторы

Категория:

   Устройство автомобиля

Публикация:

   Синхронизаторы

Читать далее:



Синхронизаторы

Переключение передач сопровождается ударами между зубьями шестерен, что приводит к их износу. Для уменьшения износа шестерен и шума, возникающих вследствие удара зубьев при переключении передач, служат синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости включаемых шестерен.

Синхронизаторами обычно снабжают шестерни передач, переключаемых наиболее часто. Шестерни передач заднего хода у всех автомобилей и шестерни прямой передачи у грузовых автомобилей, как правило, не имеют синхронизаторов, так как этими передачами пользуются сравнительно редко.

На автомобиле ГАЗ-53 синхронизаторами снабжают третью и четвертую передачи, а на автомобилях ЗИЛ-130, MA3-5335 и КамАЗ — вторую и третью, четвертую и пятую передачи.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается У легковых автомобилей в настоящее время синхронизаторами снабжают все передачи переднего хода, например, у автомобилей ГАЗ-24 «Волга»,«Москвич-412» и ВАЗ-2101 «Жигули» синхронизаторами снабжены первая, вторая, третья и четвертая передачи.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-бЗА показан на рис. 1. На шлицах вторичного вала неподвижно закреплена ступица синхронизатора. На поверхности ступицы нарезаны зубья и сделаны три продольных паза, в которые установлены сухари, имеющие в средней части наружные выступы. На зубья ступицы надета муфта, перемещающаяся по ступице в продольном направлении. Сухари наружными выступами входят в кольцевую выточку на внутренней стороне муфты. К внутренней поверхности муфты сухари прижаты двумя пружинами.

Рис. 1. Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-53А: а — общий вид; б — детали синхронизатора; 1 — шестерня первичного вала; 2 — вилка; 3 — муфта; 4 — шестерня третьей передачи; 5 — конусное блокирующее кольцо; 6 — сухарь; 7 — пружина; 8 — ступица; 9 — продольные пазы в ступице

С обеих сторон ступицы синхронизатора установлены латунные конусные блокирующие кольца, торцы которых имеют по три прямоугольных паза под сухари.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается На внутренней конической поверхности блокирующих колец нарезана мелкая резьба для увеличения трения между конусами блокирующих колец и наружной конической поверхностью шестерен. На наружных поверхностях блокирующих колец и на ступицах шестерен нарезаны зубья. Торцы зубьев шестерен и блокирующих колец имеют скосы, что облегчает введение их в зацепление.

При нейтральном положении синхронизатора его зубчатая муфта и блокирующие кольца не работают. При включении передачи муфта вилкой перемещается и через выступы передвигает сухари, которые прижимают одно из блокирующих колец к конусу шестерни, если включается четвертая (прямая) передача, или к конусу шестерни, если включается третья передача. Вследствие наличия трения между коническими поверхностями шестерня увлекает во вращательное движение блокирующее кольцо и повертывает его относительно муфты на некоторый угол, так как между сухарем и пазом в торце блокирующего кольца есть зазор. Торцовые скосы зубьев кольца не позволяют зубьям муфты войти в зацепление с зубчатым венцом на ступице шестерни и прижимают блокирующее кольцо к конусу шестерни.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В результате этого постепенно выравниваются частоты вращения блокирующего кольца (а следовательно, и вторичного вала) и включаемой шестерни. Когда эти частоты вращения станут одинаковыми, зубья муфты синхронизатора вначале войдут в зацепление с зубьями блокирующего кольца, а затем и с зубчатым венцом на ступице шестерни. Синхронизатор коробки передач автомобиля ГАЗ-24 «Волга» имеет аналогичное устройство.

Синхронизатор коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 представляет собой передвижную муфту с диском посередине, на который воздействует вилка переключения, и с зубчатыми венцами. Муфта установлена на шлицах вторичного вала. Диск муфты имеет три отверстия для пальцев фиксатора, соединяющих его с двумя сблокированными конусными кольцами. Между двумя половинками пальца фиксатора расположены две пружины. Торцы центрального диска имеют прорези для блокирующих пальцев, жестко связывающих конусные кольца. Поверхности пальцев в их средней части и поверхности вырезов для пальцев в центральном диске также сблокированы.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

В нейтральном положении корпус синхронизатора расположен посередине между шестернями. При включении передачи муфта синхронизатора, перемещаемая пальцами фиксаторов, прижимает конусное кольцо к конусу шестерни. Муфта, связанная с вторичным валом, и шестерня, связанная с промежуточным валом, имеют разные частоты вращения. Вследствие наличия трения между коническими поверхностями кольцо повертывается относительно диска муфты до соприкосновения блокирующих конусных фасок диска и пальцев, после чего происходит блокировка колец муфты. При выравнивании частот вращения шестерни и вторичного вала муфта перемещается дальше, а ее зубья бесшумно входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни.

Синхронизатор коробки передач автомобилей MA3-5335 состоит из кольцевого корпуса, на внутренней поверхности которого с обеих сторон запрессованы конические бронзовые кольца, имеющие зубчатую насечку. Внутри корпуса установлена муфта синхронизатора с зубчатыми венцами. В фасонные прорези корпуса входят выступы муфты.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Штифты муфты входят во внутренний кольцевой паз обоймы, имеющей на своей наружной поверхности выточку для вилки переключения передач. Фиксаторы, состоящие из шариков и пружин, удерживают обойму вилки переключения на корпусе синхронизатора, предохраняя ее от самопроизвольного перемещения. Шарики фиксаторов прижимаются изнутри к корпусу синхронизатора; для фиксации центрального положения шариков на внутренней поверхности корпуса в средней части для них есть выемки. Шестерни всех передач, которые включаются синхронизаторами, имеют наружные конусные поверхности и внутренние зубья, соответствующие зубьям венца.

Рис. 2. Синхронизаторы коробок передач: а, б, в, г — автомобиля ЗИЛ-130; д, е, ж, з — автомобилей КрАЗ-257 и MA3-5335; 1 и 14 — муфта синхронизатора; 2 — конусное кольцо; 3 — блокирующий палец; 4 — пружины; 5 — палец фиксатора S — зубчатый венец муфты; 7 — шестерня; 8 — внутренний зубчатый венец шестерни; 9 — обойма вилки переключения; 10 — прорези корпуса; И — корпус; 12 — штифт; 13 — выступ ыуфты; 15 — фиксатор

При включении передач вилкой включения по направлению к включаемой шестерне перемещается обойма и муфта, а вместе с последней и весь корпус.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Внутренний конус кольца прижимается к конусной поверхности шестерни. От возникающего трения между конусными поверхностями корпус повернется на некоторый угол, и выступы муфты синхронизатора упрутся в края фасонных прорезей продольное движение муфты относительно корпуса синхронизатора при таком положении невозможно.

Когда частоты вращения муфты и шестерни станут равными, муфта может быть передвинута дальше. При этом шарики фиксаторов отожмутся внутрь выступов, а зубчатый конец муфты войдет в зацепление с внутренними зубьями шестерни включаемой передачи.

Рекламные предложения:


Читать далее: Раздаточная и дополнительная коробки передач

Категория: — Устройство автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Механическая коробка передач (МКПП). Синхронизатор КПП

Механическая коробка передач (МКПП) – является устройством для передачи, преобразования и изменения направления крутящего момента от маховика двигателя.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В данном виде коробки передач переключение ступеней производится направленными механическими движениями рычага переключения передач.

В МКПП осуществляется ступенчатая передача крутящего момента на вторичный вал и, далее на привод колес. Ступенчатая передача подразумевает под собой определенный коэффициент передачи (передаточное число) в паре взаимодействующих шестерен ведущего и ведомого валов, в отличие, например от вариатора, у которого плавающий коэффициент передачи. Определяется передаточное число соотношением количества зубьев взаимодействующих шестерен. Самое большое передаточное число у меньшей ступени, соответствующей «первой» передаче.

По количеству ступеней механические коробки переключения передач делятся на четырех ступенчатые, пяти и шести ступенчатые. 4-х ступенчатая коробка на данный момент большая редкость, а вот пяти ступка является наиболее распространённой.

По количеству валов, МКПП подразделяются на трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач может применяться в автомобилях с передним и задним приводом, в то время как двухвальная более подходит для  легковых авто с передним приводом.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Для большегрузных автомобилей так же применяется коробка трехвальная.

 

Трехвальная МКПП

 

В коробках этого типа применяется три вала: ведущий, промежуточный и ведомый.

Ведущий вал выходит из корпуса коробки, для соединения своими шлицами с диском сцепления и применяется для передачи крутящего момента на вал промежуточный.

Промежуточный вал располагается параллельно ведущему и соединен с ним при помощи шестерни, которая жестко установлена на ведущем валу. На промежуточном валу так же находится блок шестерен.

Ведомый вал располагается на одной оси с ведущим, но при этом вращается независимо от него. На ведомом валу располагается блок шестерен, которые не имеют жесткой сцепки с самим валом. Между шестернями располагаются муфты синхронизаторов, которые жестко сидят на валу, но могут двигаться вдоль вала. На конце муфты синхронизатора расположены зубчатые венцы, которые в процессе работы «входят» во «внутрь» шестерни ведомого вала, таким образом, получается жесткое соединение вала и ведомой шестерни заданной передачи.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В нейтральном же положении все шестерни ведущего, промежуточного и ведомого вала вращаются в холостом ходу, ведомый вал стоит на месте, поскольку венец синхронизатора не соединен с внутренним венцом шестерни. Работа синхронизатора будет описана ниже.

Вилки переключения находятся в корпусе механической коробки передач, шарнирно связаны с рычагом переключения передач и предназначены для перемещения муфт синхронизаторов вдоль ведущего и ведомого вала.

Корпус МКПП выполнен из легкого металла, предназначен для крепления внутри всего механизма переключения и заливки смазывающего вещества, обычно это трансмиссионное масло. В старых советских версиях коробок передач применялся нигрол.

Рычаг переключения передачи может находиться непосредственно в коробке передач, или смонтированным на кузове автомобиля. В этом случае применяется дистанционное управление с помощью тросов или рычагов на шарнирах. Механизм дистанционного переключения передач в народе именуется «кулиса».Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

 

Рассмотрим принцип работы трехвальной МКПП. Крутящий момент от диска сцепления передается на первичный вал, который, как говорилось выше, передает вращение на промежуточный вал, шестерни промежуточного вращают шестерни ведомого, но сам ведомый вал не вращается. Водитель поворачивает рычаг включения передачи, например первой скорости, передвигая его влево. В этот момент выбирается нужная для включения вилка, далее происходит продольное движение рычага. Под его действием вилка начинает двигаться вдоль ведомого вала, приводя в действие синхронизатор. Синхронизатор совмещает угловую скорость вала и шестерни, после этого в действие приводится зубчатый венец, который входит в шестерню, жестко связывая ведомый вал и шестерню. Именно этот щелчок вхождения венца и фиксации ощущает на рычаге водитель.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается После этой процедуры крутящий момент передается на хвостовик коробки передач, далее через карданный вал на задний мост автомобиля (для заднеприводных моделей).

Варьировать передаточное число можно применяя меньшее количество зубьев на ведущей шестерни и большее на ведомой, со ступенчатым изменением количества зубьев в сторону уменьшения, для ведомой. Но наступит тот момент, когда число оборотов двигателя внутреннего сгорания автомобиля приблизится к числу оборотов ведомого вала, тогда передача крутящего момента посредством шестерен теряет смысл. Именно поэтому в трехвальных коробках применяется прямая передача, то есть ведущий вал напрямую, через синхронизатор коробки передач соединен с ведомым валом, коэффициент передачи равен единице. У двухвальных МКПП прямая передача отсутствует.

Для передачи «задний ход» вводится дополнительная шестерня, которая располагается на отдельном валу и включается между промежуточным валом и ведомым, тем самым обеспечивая реверсное вращение ведомого вала.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается В МКПП применяются косозубые шестерни, благодаря чему происходит «мягкое» включение передач.

 

Двухвальная МКПП

 

В двухвальной коробке есть только два вала – ведущий и ведомый.

Предназначение всех элементов такое же, как и у трехвальной. Различие состоит в параллельном расположении валов, и передача создается одной парой шестерен (у трехвальной работают две пары). У двухвальной механической коробки передач нет прямой передачи. Шестерня главной передачи жестко крепится на ведомом валу, между остальными шестернями находятся синхронизаторы.

Как правило, у двухвальных коробок передач совмещены в одном корпусе непосредственно узел переключения передач, валы, блоки шестерен, синхронизаторы и дифференциал. Для уменьшения продольного размера в двухвальных коробках могут применяться несколько ведомых валов. В этом случае все вторичные валы (попеременно) своей шестерней главной передачи, вращают ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие дифференциал.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Для передачи «задний ход», так же как и в трехвальной коробке применяется дополнительный вал с промежуточной шестерней. Принцип действия тот же.

Для удерживания включенной передачи в МКПП (для всех видов) применяются фиксаторы, а для исключения включения сразу двух передач устройство блокировки.

Существенно отличается и механизм включения передачи в двухвальной коробке. Если в трехвальной переключение происходит выбором вилки рычагом переключения, то в двухвальной применяется шток переключения и рычаги выбора передачи. Сам процесс выглядит следующим образом – при повороте рычага переключения передачи в салоне авто, в действие приводится рычаг выбора передачи, далее следует продольное движение и привод в действие штока, который и толкает нужную вилку для блокировки шестерни на ведомом валу при помощи зубчатого венца муфты синхронизатора.

 

Синхронизатор коробки передач

Схема устройства синхронизатора: 1 — ступица; 2 — муфта; 3 — блокировочные кольца; 4 — сухари; 5 — проволочные кольца.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается

Как говорилось выше, синхронизатор КПП предназначен для бесшумного включения передачи путем выравнивания угловой скорости вала и шестерни. В устройство синхронизатора входит:

  • муфта
  • два блокировочных кольца
  • сухари
  • проволочные кольца

Ступица жестко крепится на ведомом валу. На ступице имеются пазы для сухарей и наружные зубья. На зубьях ступицы крепится муфта при помощи сухарей, которые находятся в канавках. Сухари прижимаются кольцами или подпружиненными шариками. Блокировочные кольца находятся по краям муфты и имеют снаружи зубья. На конической поверхности блокировочных колец наносятся продольные канавки или резьба для увеличения силы трения.

Работает синхронизатор так: включая передачу вилка, перемещает муфту в направлении нужной шестерни. Вместе с муфтой в сторону шестерни движется и блокировочное кольцо, благодаря усилию сухарей. Из-за разности угловых скоростей шестерни и вала на конической поверхности возникает сила трения, которая поворачивает блокировочное кольцо до упора.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Зубья муфты и блокировочного кольца станут друг против друга, значит дальнейшее движение муфты, прекратится. После наступает момент выравнивания скоростей, а затем муфта свободно проходит через блокировочное кольцо и входит в соединение с внутренними зубцами включаемой шестерни, блокируя ее вместе с ведомым валом. Все — передача включена! Синхронизатор может включить поочередно две шестерни ведомого вала.

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

Синхронизатор коробки передач — как устроен и как работает

Выпускаемые на сегодняшний день транспортные средства становятся все более замысловатыми в техническом плане. Это хорошо сказывается на управлении автомобилем, которое становится все более комфортным. Сложно представить, однако в автомобильных КПП не всегда присутствовало такое устройство, как синхронизатор.Для чего служит синхронизатор: как работает и почему ломается Ранее для переключения передач приходилось применять двойное выжимание сцепления. Сначала сцепление выжималось для рассоединения коробки передач с коленвалом, а затем, напротив, для их соединения. Однако время идет. Механика и машиностроение шагнули в будущее. Появление синхронизатора КПП значительно увеличило срок эксплуатации КПП в целом, а также отдельных ее составляющих. Удобнее управлять транспортным средством стало и водителю. Об этом далее в статье.

Синхронизированные КПП, что это означает

В наше время фактически все механические и роботизированные коробки являются синхронизированными. Для включения скорости в коробках данного типа необходимым условием является выравнивание частоты вращения шестерни и вала. Синхронизацию обеспечивает такое устройство, как синхронизатор. Помимо плавного переключения скоростей он способен снижать шум при переключении скоростей, уменьшать износ механического соединения и, тем самым, повышать срок эксплуатации коробки передач. Синхронизаторами оснащаются все передачи КПП легкового транспортного средства, включая и передачу заднего хода.

Зачем нужен синхронизатор коробки передач

Задача коробки передач очень проста — менять частоту вращения между коленвалом двигателя внутреннего сгорания, или первичным валом самой коробки, что одно и то же, так как их частота одинакова, и карданом, усилие от которого впоследствии через определённые промежуточные механизмы приводит во вращение колёса автомобиля. За счёт разности диаметров и, соответственно, количества зубьев больших и малых шестерён, установленных на первичном, а также вторичном валах коробки, можно выбирать соотношение, с которым будут вращаться колёса относительно двигателя. То есть этот принцип существует в механизме скоростей горного велосипеда, где в зависимости от изменения пар работающих в зацепление шестерён меняется скорость вращения колёс.

Шестерни крутятся всегда и все, только синхронизатор коробки передач задействует нагрузку на определённые им пары скоростей: первая, вторая, третья, четвёртая, пятая, задний ход и так далее. От коленвала двигателя через сцепление крутящий момент подаётся на первичный вал, где через синхронизатор соединяет соответствующую пару передач и вращение передаётся дальше. У переднеприводных автомобилей через шарниры равных угловых скоростей момент передаётся на ступицы передних колёс. У заднеприводных автомобилей через промежуточный карданный вал, закреплённый снизу днища на подвесных подшипниках, крутящий момент получает главная передача, расположенная на заднем мосту. При помощи удара вращение получают задние колёса.

Принцип работы синхронизатора коробки передач

Работа синхронизатора коробки передач позволяет системе трансмиссии вращаться с одной скоростью. Переключение шестерён муфтами синхронизатора предохраняет зубья, но удар на себя принимают зубья муфты. Удар происходит из-за того, что скорость вращения валов неодинакова, другими словами, валы не синхронизированы. Если скорости вращения вторичного вала с шестернями какой-нибудь из передач уровнять, то она будет включаться легко и бесшумно. Это можно сделать, используя силу трения.

Если на одном из валов закрепить конус, а на другом конические передачи, при их соприкосновении трение будет подгонять отстающий вал, тормозя обгоняющий, а валы будут вращаться с одинаковой скоростью. Коническое кольцо изготовлено с заострёнными зубьями, имеет несколько видов механической обработки, позволяющей бесшумно выполнять свою функцию в трансмиссии весь период эксплуатации. Помимо этого, благодаря пористой структуре внутренней поверхности скользит по валу, что позволяет удерживать смазку, тем самым улучшая скольжение и увеличивая период службы детали. Вращение двух независимых систем с одинаковой скоростью называется синхронным. Механизм, который выравнивает скорость вращения шестерни и вала называется синхронизатором. Работа синхронизатора позволяет легко включать передачи одним движением, а это сохраняет зубья муфт.

На труднопроходимых, извилистых дорогах, в условиях оживлённого городского движения водителю приходится часто переключать скорость, синхронизация которой значительно улучшает процесс, облегчая его. Синхронизатор переключается системой рычагов и вилок, передвигаясь по валу, обслуживает, соединяя находящиеся по бокам от него шестерни в соответствующие пары передач с шестернями вторичного вала.

Все узлы переключения синхронизаторов разработаны таким образом, чтобы эффективно и долговечно обслуживать, передавая создаваемый двигателем внутреннего сгорания крутящий момент соответственной мощности. Наиболее нагруженным узлом, подверженным нескольким видам циклических колебаний и износов, является сцепление. Фрикционные накладки, взаимодействуя при помощи сил трения, создают зацепление с маховиком двигателя, при этом также применена прижимная сила пружин и лепестков корзины сцепления, то есть в процессе прижимания синхронизируется мотором и первичным валом коробки переменных передач. Материал же фрикционных накладок подобран таким образом, чтобы обеспечить наилучший коэффициент сцепления с материалов маховика, которым является чугун.

Виды износов шестерён синхронизаторов и обслуживание коробки передач

От постоянного соприкосновения между подвижными частями шестерён возникают силы трения, а также ударные силы при непосредственном вхождении в зацепление зубьев. Всё это в процессе эксплуатации приводит либо к естественному износу деталей, либо к аварийному износу. Естественный износ шестерён и подшипников вызывает характерный шум в работе узла, по которому, не разбирая коробки передач, зачастую возможно определить его причину.

Аварийный износ происходит реже, но его последствия в виде неожиданного, резкого разрушения зубьев шестерён, подшипников, помимо характерных звуков, приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации без разборки и ремонта автомобиля в целом. Принцип работы синхронизатора коробки передач основан на том, что при эксплуатации основным критерием его обслуживания является качество используемой смазки. На периодичность её замены влияют некоторые факторы, такие как состояние дорог, загруженность автомобиля, а при усреднённых режимах эксплуатации — пробег.

Синхронизационные кольца, как и остальные подвижные детали, подвержены процессам износа. Признаками неисправной работы синхронизаторов может служить хруст при переключении скоростей. Внутренний износ колец, а также увеличение пятна контакта зубьев детали, возникающими от ударов при вхождении в зацепление, вследствие постоянного взаимодействия с шестернями, приводят к заеданию механизма синхронизации, что в целом ухудшает работу коробки перемены передач. В таких случаях замена синхронизаторов восстанавливает до необходимого уровня управляемость систем переключения пар по всем передачам. Современные металлизированные смазки обеспечивают повышенную защиту от износа зубчатых колёс, подшипников и так далее. Нам было бы очень интересно узнать ваше мнение по этой теме.

carextra.ru

Принцип действия синхронизатора

Когда рычаг коробки находится в нейтральном положении, муфты синхронизаторов занимают среднюю позицию, шестеренки на ведомом валу беспрепятственно вращаются, передача усилия не производится. Когда водитель выбирает нужную передачу, вилка перемещает муфту в направлении шестерни. Совместно с муфтой происходит сдвиг сухарей, влияющих на блокирующее кольцо, которое прижимается к конусу шестеренки.

На поверхности создается сила трения, поворачивающая кольцо до упора сухарей в пазах кольца (от проворачивания кольцо стопорится). В этой позиции блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора перемещаться по оси вала, поскольку торцы шлицев муфты находятся напротив торцов шлицев блокирующего кольца.

Затем под воздействием сил трения скорости ведомого вала и шестерни синхронизируются. Когда скорости выравнены, блокирующее кольцо под влиянием шлицев муфты поворачивается в другую сторону, снимается блокировка муфты, шлицы муфты беспрепятственно проходят, чтобы зацепиться с венцом шестерни. Вторичный вал КП жестко соединяется с шестерней. Несмотря на массу операций, весь процесс включения передачи и синхронизации занимает доли секунды.

Синхронизаторы коробки передач: устройство, как работает

Большая часть коробок передач, устанавливаемых в современных автомобилях, синхронизированы, что означает следующее: регулирование частоты поворотов шестерней предшествует изменению скорости на транспортном средстве с такой коробкой передач. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что за выполнение указанного действия несут специальные синхронизирующие приборы.

Устройство синхронизатора

Синхронизатор КПП в сборе

Здесь важно объяснить, что такое синхронизатор. Специалист ответит, что синхронизатор КПП это устройство, дающее возможность изменять скорость перемещения более плавно и менее заметно как для человека, управляющего авто, так и для людей, которые размещаются внутри салона. В этом заключается основное назначение синхронизатора. Также синхронизатор коробки передач полезен продлением срока полезного использования МКПП, сокращением уровня шумов в процессе изменения скоростей. Данные свойства говорят о следующем: работа синхронизатора приносит пользу автомобилю, поэтому современные водители нередко приобретают его для монтажа в КПП. Обратитесь к специалистам, чтобы установить нужную и полезную вещь.

Схема синхронизатора

Стрелкой указано положение синхронизатора

Основа полезного прибора — это сила трения на период уравнивания скорости автомобиля. Количественный показатель этой величины становится больше при увеличении разницы между двумя величинами: частотой движения шестеренок и вала. Данное условие соблюдается лишь в том случае, если площадь двух соприкасающихся поверхностей увеличивается. На практике это обеспечивается за счет дополнительных приспособлений, вводящихся в устройство. Здесь речь идет о специализированных кольцах.

Синхронизирующий прибор включает в свой состав следующие приспособления:

  1. Муфта, выступающая в качестве связующего элемента, который объединяет вал и шестеренки. Она призвана обеспечивать прочное объединение отдельных деталей коробки передач. Муфта синхронизатора устанавливается выше ступицы и представляет собой насадку. Внутри приспособления находятся небольшие выемки с проточенным участком, сделанным под параметры колец. В проточенных участках располагаются сухарные выступы. Наружной стороной муфта соединяется с трансмиссионной вилкой.
  2. Колесная ступица, которая является конструктивной базой. Данная деталь оснащена шлицами, которые находятся внутри и снаружи. Они нужны для обеспечения соединения с другими элементами. Это позволяет ступице передвигаться по оси согласно выбранной траектории. На её окружности на равном расстоянии находятся несколько пазов, в каждом из которых находятся сухари. Они нужны для обеспечения взаимодействия с блокирующим кольцом. В процессе синхронизации и активации какой-либо скорости, выполняется блокирование муфты.
  3. Кольцо блокировки. Для чего оно нужно? Прежде всего, для своевременной и верной синхронизации. Основное назначение заключается в блокировке несвоевременного замыкания муфты, когда скорость движения шестеренок и вала еще не достигли идентичных значений. Внутренняя поверхность данного элемента устроена таким образом, чтобы обеспечивать эффективное взаимодействие с шестереночным конусом. За счет углублений, находящихся на внешней стороне, блокируется функционирование муфты.
  4. Шестеренки с фрикционным конусом.

В коробке передач устанавливаются разные кольца, которые будут отличаться по конструкции.

Для оптимизации сил, растрачиваемых приспособлением на изменение передачи, требуется сделать поверхность соприкосновения больше. Для этого были созданы синхронизаторы автомобильных коробок передач, снабженные несколькими конусами со вспомогательными блокировочными кольцами.

Работа синхронизатора механической коробки передач

Если вы решили установить данное приспособление в свое авто, то должны узнать, как работает данное изделие. Принцип работы синхронизатора КПП заключается в следующем: когда переключатель зафиксирован в положении «нейтраль», то муфты прибора находятся в среднем положении. При этом передача мощности сквозь них совершенно исключена, а шестеренки, расположенные на главном валу, не создают препятствий к совершению вращательных движений.

Принцип работы синхронизатора

Если водитель решает изменить скорость, то муфта моментально передвигается и принимает положение, идентичное тому, которое занимают шестеренки. Это сопровождается переменой расположения сухарей, оказывающих влияние на блокирующее кольцо синхронизатора. В итоге кольцо укладывается вплотную к шестереночному конусу. Сила трения, создающаяся при соприкосновении поверхностей, приводит к тому, что кольцо внутри синхронизатора начинает проворачиваться до того самого момента, пока сухари не станут в упор с пазами.

Ремонт синхронизатора

Никто не может гарантировать, что устройство не выйдет из строя. В таком случае возникает необходимость в его незамедлительной починке. Сразу следует отметить, что работа синхронизатора не имеет прямого отношения к функционалу сцепления, следовательно, нет никакой необходимости в замене. Если вас беспокоит какая-либо проблема, с ней следует обратиться к официальному продавцу автомобилей данной марки. Если у вас есть достаточные знания и практические навыки, то можно попытаться провести регулировку без посторонней помощи.

В некоторых случаях ситуацию может исправить только замена синхронизатора. Эта процедура проводится в несколько этапов:

  1. Отсоедините коробку передач от прочих деталей.
  2. Очистите все поверхности от посторонних частиц.
  3. Снимите кронштейн.
  4. Разъедините вилку коробки от КПП, открутив гайку, скрепляющую эти элементы.

Установка нового и исправного приспособления производится в обратном порядке. Опытный мастер поменял бы устройство за считанные минуты.

prokpp.ru

Синхронизатор КПП, устройство, конструктивные особенности

Неотъемлемая часть любого синхронизатора — ступица, которая имеет специальные шлицы, находящиеся внутри, с помощью которых она соединяется со вторичным валом КП, позволяя перемещаться в осевом направлении. Внешние же шлицы предназначены для соединения ступицы с муфтой включения. Непосредственно на ступице есть три дополнительных паза, которые расположены под углом в 120 градусов — в них находятся сухари. Они подпружинены и предназначены для более эффективного стопорения муфты в процессе синхронизации.

Муфта синхронизатора КП предназначена для надежного сопряжения шестерни и вала в КПП. Она находится на ступице и снабжена внутренними пазами. С помощью сухарей и кольцевой проточки оба данных элемента надежно соединены между собой. С наружной стороны муфта сопряжена уже прямо с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо предназначено для сопряжения и не дает муфте возможности оказаться замкнутой до того момента, пока скорости вала и шестерни не будут идентичными. Внутренняя часть кольца производится в виде конуса и взаимодействует с фрикционным конусом, который находится прямо на шестерне.

Конструкция синхронизатора

Устройство синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

  • ступица с сухарями
  • муфта включения
  • блокировочные кольца
  • шестерня с фрикционным конусом

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Многоконусные синхронизаторы, для чего их устанавливают в КПП

Чтобы передачи переключались более плавно, а также для увеличения надежности, используются многоконусные синхронизаторы, к примеру, двух либо трехконусные. Вариации с тремя конусами — наиболее сложные, однако и наиболее прочные. В основном они используются в автоматических коробках-роботах. Также их устанавливают на некоторые иномарки.

Синхронизатор коробки передач: принцип работы

Сложно представить, но в автомобильных коробках передач не всегда присутствовал синхронизатор КПП для выравнивания частоты вращения между валом и шестерней. Раньше для того чтобы произвести переключение скоростей, приходилось использовать двойное выжимание сцепления. Первое для того чтобы рассоединить коробку передач с коленвалом, а второе, наоборот, для их соединения после того как будет произведена смена передаточной пары (смена скорости).

Но время идёт. Машиностроение и механика шагнули в будущее. На смену постоянному передергиванию педали сцепления пришёл синхронизатор КПП, что существенно увеличило срок службы коробки передач в целом и отдельных её составляющих в частности. Удобнее управлять автомобилем стало и водителю.

Что такое синхронизатор КПП

Устройство синхронизатора КПП, равно, как и сам синхронизатор ВАЗ — это механическое узел, состоящий из 4 частей:

  1. Обойма синхронизатора или ступица с тремя фиксаторами;
  2. Две кольцевых пружины;
  3. Два фрикционных конусных кольца;
  4. Муфта переключения.

Такая вот нехитрая конструкция синхронизатора ВАЗ обеспечивает принцип работы сразу двух передач.

Неисправности синхронизатора и способы их устранения

При появлении каких-либо затруднений с переключением передач, большинство автовладельцев, которые имеют хотя бы базовые знания об устройстве и принципе работы коробки передач считают, что виной всему именно синхронизатор. Зачастую это оказывается правдой, хотя предварительно все же следует исключить неисправности сцепления, которые тоже довольно часто вызывают проблемы в работе механической коробки передач, когда система функционирует с заеданием, определенным запозданием и так далее.

Если проверка не обнаружила нарушений, самостоятельно заподозрить проблемы с синхронизатором можно по таким симптомам:

  1. При самопроизвольном выключении передач, в первую очередь, необходимо обратить внимание на выключающую муфту и шестерни, которые могут быть изношены.
  2. Если при переключении скоростей появился шум, идентификация которого невозможна и который раньше был нехарактерен, это может свидетельствовать о искривлении блокирующего кольца либо о том, что его коническая часть изношена.
  3. Сложное переключение передач, когда необходимо прилагать большие усилия и совершать несколько попыток, фактически гарантированно говорит о вышедшем из строя синхронизаторе.

Сразу следует сказать, что ремонт данного устройства крайне трудоемкий и фактически нереально выполнить его самостоятельно. Для этого потребуется профессиональное оборудование и много времени, поэтому желательно доверить это дело специалистам. Помимо этого, стоит знать, что довольно часто может наблюдаться такое явление, как выкрашивание зубьев шестерни — такой опасности наиболее подвержены владельцы грузового транспорта и любители резких стартов с места. Эксплуатация такой коробки недопустима.

Поломка синхронизатора второй передачи ВАЗ 2109

Синхронизатор в процессе эксплуатации подвергается естественному износу. Первые признаки износа синхронизатора распознаются при включении соответствующей передачи. Так, например, на автомобиле ВАЗ 2109 самой распространенной неисправностью коробки передач является выход из строя синхронизатора второй передачи.

При включении передачи появляется характерный хруст или треск и только после этого передача может быть введена в действие. Это связано с тем, что работа синхронизатора нарушена, и он больше не в состоянии выравнивать скорости вращения валов и шестерней, в связи с этим, их износ увеличивается. При дальнейшем эксплуатации автомобиля с неисправным синхронизатором приведет к тому, что вторая скорость попросту перестанет включаться.

Если вы обнаружили первые признаки поломки синхронизатора, рекомендуется обратиться в ближайший автосервис, так как замена данной детали трудоемка и требует специальных навыков и умений.

Как работают синхронизирующие передачи?

С момента своего создания автомобиль подвергался постоянному и неуклонному совершенствованию до такой степени, что средний автомобиль теперь обладает чрезвычайно умной и сложной инженерией.

Одним из наиболее впечатляющих компонентов любого автомобиля является его трансмиссия или «коробка передач», и хотя большинство автомобилей не получают преимуществ от этой технологии, синхронизированная коробка передач — это то, чем стремится быть механическая коробка передач с одним сцеплением. По крайней мере, пока.

РАЗДВИЖНАЯ СЕТКА

Проблема, которую пытается решить каждая трансмиссия, состоит в том, как соединить две движущиеся части, вращающиеся с разной скоростью, не повредив их. Без помощи современной трансмиссии водителю пришлось бы попытаться вручную согласовать частоту вращения двигателя транспортного средства (об / мин) со скоростью трансмиссии (скорость колеса) после выключения предыдущей передачи и перед включением следующей — замедление переключения передач. , снижение скорости автомобиля и расход топлива.

Этот тип трансмиссии называется «скользящей зацепкой», поскольку вы должны задвигать шестерни в контакт друг с другом и выходить из него, при этом рычаг переключения передач непосредственно перемещает шестерни и контролирует контакт.

Из-за пределов погрешности, присущей попыткам согласования скоростей двигателя и колес, трансмиссия со скользящей сеткой подвержена повреждениям, вызванным трением шестерен друг о друга, когда скорости несовместимы.

Поскольку трансмиссии сконструированы точно с очень малыми допусками, небольшие фрагменты металла, которые могут отколоть шестерни, могут вызвать значительные повреждения, что приведет к дорогостоящему ремонту.По крайней мере, поскольку это самая простая передача, она также является самой надежной и может требовать большего наказания, чем другие типы передачи.

ПОСТОЯННАЯ СЕТКА

Система скользящей зацепления была впоследствии улучшена для создания теперь повсеместной трансмиссии «постоянного зацепления», которая, как вы можете догадаться, разработала метод переключения передач без прерывания соединения. Это стандартная система для большинства автомобилей.

Трансмиссия с постоянным зацеплением сместила проблему соединения двух движущихся частей с того места, где шестерни контактируют друг с другом, в место контакта шестерен с приводным валом, приводящим в движение колеса.Каждая шестерня была слабо связана с приводным валом, что позволяло шестерне вращаться с разной скоростью относительно вала и облегчало переключение передач.

Это было достигнуто с помощью устройства, называемого собачьей муфтой. Некоторые из них были расположены на приводном валу между шестернями и прикреплены к ведущему валу. При «переключении передач» именно эти муфты вместо шестерен приводились в движение рукояткой, подталкивая их к контакту с шестернями. Свободно установленные шестерни уже будут двигаться с некоторой скоростью из-за их контакта с приводным валом, а движущаяся на полной скорости кулачковая муфта займет им остаток пути, поскольку они зацепятся друг с другом, что приведет к более плавному переходу.

СИНХРОМАТ

Коробки передач

Synchromesh — это усовершенствованная версия системы постоянного зацепления, хотя и менее распространенная. Он улучшает систему, добавляя еще один этап к процессу соединения шестерен с приводным валом через кулачковую муфту.

Он разделяет кулачковую муфту на две части — шестерню, прикрепленную к ведущему валу, называемую ступицей синхронизатора, и кольцо вокруг него, которое может скользить вперед и назад, называемое муфтой переключения.

К самим зубчатым колесам был добавлен новый компонент — конус синхронизатора — и была введена еще одна подвижная часть, называемая кольцом синхронизатора, которая окружала конус.

Здесь все немного усложняется.

Хомуты или втулки переключения передач теперь являются компонентами, управляемыми рычагом переключения передач, и они могут скользить наполовину в любом направлении на кольца синхронизатора. Это прижимает кольца к конусам синхронизатора, прикрепленным к шестерням, и за счет повышенного трения, вызванного расширяющимся конусом, он может либо ускорять, либо замедлять шестерню, чтобы соответствовать скорости втулки переключения и ступицы синхронизатора.

Как только скорости будут достаточно точно согласованы, втулка может продолжать скользить по стопорному кольцу и напрямую зацепляться как с конусом, так и с шестерней, соединяя все вместе и передавая мощность на приводной вал.

Невероятно, но все это происходит за доли секунды, необходимые для переключения передачи, что обеспечивает еще более плавное переключение передач.

Итак, в следующий раз, когда вы будете плавно перемещаться по соотношениям, найдите время, чтобы оценить всю мысль и работу, которые были вложены в создание сложной системы зубцов, помогающих вам на вашем пути.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Сбой в работе синхронизатора

в механических коробках передач — обзор Сбой в работе синхронизатора

в механических коробках передач — обзор

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 1Ř, mber-2013

ISSN 2229-5518

Synchronizer Неисправность в работе механических коробок передач

— Обзор

UMESH WAZIR

Машиностроение ADE

Университет нефтегазовых и энергетических исследований, Бидхоли

Дехрадун, 248007, Уттаракханд — Индия

1455 Резюме

Руководство трансмиссии выполняются путем переключения зубчатых конических муфт, а не отдельных шестерен, поскольку шестерни всегда находятся в зацеплении.Сегодня синхронизаторы используются во всех механических трансмиссиях, включая грузовые и коммерческие автомобили. Большинство систем синхронизации запатентованы или защищены законом об авторском праве. В открытом доступе мало технической информации. Этот документ предлагается в качестве руководства, чтобы познакомить инженера с различными механизмами синхронизации зубчатых передач, используемыми в современных автомобилях. Представлен обзор с описанием применения, возможностей и ограничений текущего уровня технологии.


Подробно рассматриваются характеристики синхронизатора, неисправности и причины их отключения.И, наконец, читатель знакомится с будущими тенденциями в этой области. Понимание этого и связанных с ним проблем может привести проектировщика к практическому проектированию коробки передач.

Ключевые слова: ручной синхронизатор, производительность, неисправность, переключение передач, синхронизация, коробка передач

———————————  I ——— J ————— — S — ER

1.0 ВВЕДЕНИЕ

Коробка передач используется для переключения скорости вращения и крутящего момента, которые двигатель передает на ведущие колеса транспортного средства.Для этого используются разные передаточные числа.
Задача синхронизатора — довести следующее передаточное число (переключение вверх или вниз) до такой скорости, чтобы выходной вал и шестерни находились на одной скорости, чтобы обеспечить плавное переключение передач.
Раньше, когда «синхронизаторы» не использовались, приходилось использовать двойное сцепление для переключения передач на ходу. При каждом переключении передач приходилось дважды нажимать и отпускать сцепление, отсюда и название «двойное сцепление». Избегать столкновения шестерен было искусством

В современных автомобилях используются синхронизаторы с блокирующим кольцом, чтобы избежать двойного сцепления.[14]

2.0 Функция синхронизатора

2.1

Объектив синхронизатора

Синхронизатор является механической частью коробки передач. Его цель — обеспечить, чтобы скорость входящей передачи была такой же, как и у синхронизирующей ступицы (прикрепленной к выходному валу). Для синхронизации зубчатого колеса и ступицы используются конусы трения.
Пока скорости синхронизируются, зацепление кулачков зубчатого колеса не происходит. Пока синхронизация (баланс моментов) не достигается, блокирующее кольцо предотвращает любое зацепление втулки и зубцов собачки.Это принцип кольца с замком / блокирующим кольцом. Рис. 1.

Синхронизаторы каждого производителя немного отличаются от других, но основная идея одна и та же.

IJSER © 2013

http: //www.ijser.or

4

Рис. 1.

1 Шестерня; 2 собачьих зуба; 3 синхронизирующее кольцо; 4 синхронизирующий хаб;

5. Пружина стопора; 6 фиксирующий шарик; 7. Переключающая втулка Рис. Источник [6]

2 3 7

a) b) c)

Рис.

a) Гильза (7) перемещается из нейтрального в фиксирующее (синхронизирующее) положение, начинает наращивать фиксирующую (синхронизирующую) нагрузку

b) Синхронизирующее кольцо (3) указатели , втулка входит в фаску кольцо, Cone Torque нарастает, начинается синхронизация. Блокировка при помощи собачьих зубьев (2) предотвращена

c) Шестерня (1) Скорость относительно кольца (3) и втулка (7) падает до нуля, синхронизация завершена, указатель фаски и втулка запирается с собачьими зубами (2)

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ – ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1456

Основные операции синхронизатора от нейтраль к зацеплению выглядит следующим образом: Рис. 2 .
 Втулка перемещается из нейтрального в фиксирующее (синхронизирующее) положение, начинает создавать фиксирующую (синхронизирующую) нагрузку
 Указатели стопорного кольца, втулка входит в фаску кольца, крутящий момент конуса увеличивается, начинается синхронизация
 Скорость передачи относительно кольца и втулка опускается до нуля, синхронизация завершена, индекс фаски и втулка блокируется

2.2

Основные уравнения


Простые законы инерции, динамического трения, изменения скорости и времени включения помогают оптимизировать синхронизацию [1], [ 4].
Отраженная инерция — Отраженная инерция — это полная инерция, которую синхронизатор должен синхронизировать, и она является функцией массы, радиального расстояния и передаточного числа.
Крутящий момент конуса — крутящий момент конуса, также называемый моментом синхронизации, является результатом силы трения между коническими поверхностями синхронизатора и шестерни, создаваемой в результате внешнего усилия зацепления.
Индексный крутящий момент — Индексный крутящий момент возникает из зубья с фаской, прикладывающие осевую силу к зубам с фаской.(Как следствие усилия водителя переключения передач). Создаваемый индекс крутящего момента противоположен крутящему моменту конуса . Цель — Моментальный баланс

IJSER

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1457

3.0 Общие типы синхронизирующих механизмов

В настоящее время наиболее широко используемым типом синхронизатора является синхронизатор с блокирующим кольцом, который имеет механизм, предотвращающий зацепление зубьев муфты до завершения синхронизации; явный недостаток его предшественника — синхронизаторов с постоянной нагрузкой.
Блокирующее кольцо Синхронизаторы делятся на два типа —
Стойка и Тип штифта
Для увеличения синхронизирующего крутящего момента в некоторых синхронизаторах используются два или более синхронизирующих конуса, например Синхронизаторы с двумя или несколькими конусами

3,1

Синхронизатор с постоянной нагрузкой

Самая ранняя форма синхронизатора Рис. 4, , обычно используемая в автомобильных коробках передач, известна как Тип постоянной нагрузки [5] конусов прикладывается внешней ступицей, инициируемой движением втулки водителем.Пружина / шарик обеспечивает фиксирующую нагрузку. Основным недостатком синхронизатора постоянной нагрузки является то, что относительно легко преодолеть фиксатор и попытаться зацепить зубья муфты перед синхронизацией
 Хорошая история обслуживания
 Очень низкий уровень шума
 Низкая производительность при ограниченном пространстве

 Требуется замена соседних шестерен для замены синхронизатора.

3 5,6 3

1 2 4 7 1

Fig4 Постоянная нагрузка

Синхронизатор.

Обратите внимание на отсутствие синхронизирующего кольца ref Fig1

Наиболее широко используемый тип синхронизатора в автомобильной промышленности называется синхронизатором с блокирующим кольцом. Это похоже на тип постоянной нагрузки, но с добавлением механизма, который механически предотвращает зацепление зубцов муфты до завершения синхронизации.
Детали синхронизатора блочного типа показаны на Рис. 5 . Во время синхронизации муфта перемещается по направлению к выбранной передаче, толкая стопорное кольцо влево.Кольцо контактирует с буртиком ведомой шестерни и начинает синхронизировать скорости деталей.
Для завершения переключения зубья втулки проходят через зубья стопорного кольца и входят в зацепление с зубьями муфты / кулачками ведомой шестерни.
Наиболее широко используется в легковых автомобилях и грузовиках малой грузоподъемности. Обычно не используется в больших транспортных средствах из-за чрезмерной инерции системы. Многие компании используют этот тип в своих легковых автомобилях и малотоннажных грузовиках. Его основные характеристики:
 Очень резкое зацепление (что хорошо и предпочтительно).
 Меньшая чувствительность к суммированию допусков.

Рис. 5 Синхронизатор типа стойки Рис. Источник [6]

Синхронизатор типа стойки 1 Шестерня; 2 собачьих зуба; 3 синхронизирующее кольцо; 4 синхронизирующий хаб; 5 пружин фиксации; 6 фиксирующий шарик; 7 Муфта переключения

Гильза (7) Стойка (6) Нажимается пружиной (5) и входит в фиксатор втулки.Разница в скорости между шестерней (1) и ступицей синхронизатора (4) и момент сопротивления трения между конусами заставляют синхронизирующее кольцо 3 индексировать, а фаски втулки 7 и синхронизирующего кольца 3 входят в зацепление. Синхронизация начинается.

Пока скорости разные, крутящий момент конуса будет больше, чем индексный крутящий момент Без переключения.

При продолжающемся действии осевой силы скорости выравниваются и крутящий момент конуса уменьшается до нуля. Синхронизирующее кольцо позволяет втулке индексировать зуб по отношению к промежутку между зубьями.Шлицы втулки входят в зацепление с закрытыми концами собачьих зубцов и замками

. Синхронизация концов

IJSER © 2013

http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1458

3,3

Блокирующий синхронизатор штыревого типа

На рис. 6 показан синхронизатор штифтового типа. Приводная ступица насажена на вал и вращается вместе с ним.Наружное кольцо нарезано на торцы шестерен.

Узел стопорного кольца и штифта свободно прикреплен к приводной ступице. Когда приводная ступица перемещается вправо или влево, узлы стопорного кольца и штифта удерживают свободный установочный штифт напротив стороны отверстий в приводной ступице [4]
Приводная ступица не может зацепить шестерню из-за скошенной кромки упор на стопорном кольце и штифте в сборе. Когда все части вращаются одинаково, сила между штифтом и приводной ступицей уменьшается.
Ступица может перемещаться по большому основанию штифтов, а внутренние шлицы ступицы могут входить в зацепление со шлицами шестерни.
Незначительные фаски на штифте и приводной ступице, а также закругленные концы шлицев на ступице и шестерне позволяют этим деталям легко совмещаться и зацепляться. Применение грузовых автомобилей средней грузоподъемности. Его основные характеристики:
 Низкая стоимость

IJSER

 Высочайшая потенциальная тормозная способность для заданного пространства
 Низкая стоимость обслуживания (может не потребоваться замена смежной шестерни)
 Менее позитивное ощущение сцепления и некоторое сцепление
» щелчок ‘шум
 Может потребоваться установка регулировочных шайб

3.4

Синхронизатор дискового и пластинчатого типа


В этом синхронизаторе используются фрикционные диски и пластины, чтобы приводить в зацепление обе шестерни с одинаковой скоростью. блокиратор (2) едет дальше и приводится в действие шестерней синхронизатора (1). Барабан синхронизатора (4) приводится в движение выходной шестерней (6). Диски синхронизатора (3) удерживаются
барабаном, а разделительные пластины (7) удерживаются блокираторами. 1
Когда вилка переключения передач перемещает барабан вперед, диски синхронизатора и разделительные пластины соприкасаются, как показано.Блокиратор переходит в заблокированное положение на шестерне синхронизатора.
Дополнительное поступательное движение рычага переключения передач имеет тенденцию сжимать диски и пластины, чтобы соответствовать скорости синхронизатора, блокиратора и выходной шестерни. Как только скорость синхронизируется, сила тяги, блокирующая блокиратор в шестерне синхронизатора, снимается, и блокиратор отступает, позволяя барабану двигаться вперед и включать обе передачи. Его основные характеристики:
• Действие синхронизатора почти мгновенное. диск, пластина и барабан в сборе
 Повышенная инерционная способность системы

Рис. 6 Синхронизатор штифтового типа

2 3,7

4

5

6

Рис. 7 Синхронизатор дискового типа

IJSER © 2013

http: // www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1459

3.5

Другое

Синхронизаторы, такие как Porsche type, Рис. 9 , используйте фрикционный элемент с разъемным кольцом, который расширяется под действием синхронизирующего крутящего момента, увеличивая давление на границе раздела, что дополнительно увеличивает синхронизирующий крутящий момент. Синхронизатор типа Porsche, хотя и мощный, все же страдает проблемами, связанными с изменением материала и целостностью размеров.
В других синхронизаторах используются несколько конусов.
— Синхронизирующая сила применяется мгновенно в начале периода синхронизации и остается постоянной на протяжении всего периода.
— Моменты сопротивления не зависят от скорости во всем задействованном диапазоне скоростей и поэтому остаются постоянными в течение всего периода синхронизации.
Эти допущения влияют на точность расчета по-разному, в зависимости от типа сдвига, то есть сдвига вверх или вниз. предположение о том, что синхронизирующая сила применяется мгновенно в начале периода синхронизации, игнорирует эффект сопротивления масла в период между отключением текущей шестерни и соединением конусов. для сдвига вверх сопротивление имеет тенденцию синхронизировать элементы конуса, тогда как при сдвиге вниз сопротивление увеличивает дифференциальную скорость элементов конуса.поэтому теория предсказывает более короткое время синхронизации для переключений на повышенную передачу для заданного усилия рычага переключения передач.

Другое важное предположение, что динамический коэффициент трения остается постоянным в течение всего периода синхронизации, имеет наибольший эффект в начале синхронизации, когда протекторы
и канавки стеклоочистителя очищают поверхность от масла,

IJSER

Рис. 8 Многоконусная система.

Синхронизирующие крутящие моменты на отдельных конусах складываются для получения более мощного крутящего момента для данной нагрузки рычага переключения передач Рис. Источник [5]

Рис. 9 Тип Porsche.

Шестерня раздельного синхронизатора обладает эффектом самообвинчивания и очень мощная. синхронизатор действует на внутренний диаметр. При автоматической синхронизации кольца освобождаются — Рис. Источник [5]

4.0 Характеристики синхронизатора

Традиционная теория переключения передач была хорошо задокументирована в нескольких технических документах, и читателю предлагается ознакомиться с ссылками [1], [2 ], [14] и [5].
Тем не менее, влияние на сбой в работе упрощающего предположения, использованного при выводе традиционной теории, суммируется.
Упрощающие предположения, сделанные при выводе теории, следующие:
— Динамический коэффициент трения остается постоянным. через
динамический коэффициент трения остается практически постоянным в рабочем диапазоне
скоростей и температур, обычно встречающихся при работе синхронизатора.Эффект этого предположения состоит в том, чтобы заставить теорию предсказывать более низкие уровни силы синхронизатора как для понижающей, так и для повышающей передачи.
Более низкие температуры смазочного материала усиливают описанные выше эффекты, поскольку более низкие температуры приводят к высокой вязкости масла, что, в свою очередь, увеличивает сопротивление коробки передач и время, необходимое резьбам и канавкам грязесъемника для очистки масла от конуса. поверхность.
Хотя нельзя ожидать, что теория даст точное предсказание абсолютной силы синхронизатора, необходимой для достижения заданного времени синхронизации, после того, как масло будет удалено с поверхности. Ее можно использовать для прогнозирования эффекта изменений геометрии. или коэффициент трения.

4,1

Что такое сбой производительности

Столкновение: происходит, когда конусы синхронизатора все еще имеют относительную скорость после того, как блокирующий механизм отошел в сторону, чтобы позволить шлицу муфты пройти

Жесткое переключение: происходит, когда расчетный крутящий момент синхронизатора не достигается во время синхронизация .. Либо существенная неисправность, либо это неправильная конструкция.

4.1.1 Столкновение
Столкновение происходит, когда конусы синхронизатора все еще имеют относительную скорость после того, как механизм подпорки сдвинулся в сторону, чтобы позволить

IJSER © 2013

http: // www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований Том 4, выпуск 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1460

шлиц муфты для прохода. Симптомы столкновения — это скрежет коробки передач во время переключения передач, вызванный столкновением зубцов муфты друг с другом. Различают полное столкновение, когда относительная скорость конусов высока, и частичное столкновение, когда относительная скорость конусов существенно снижается в результате их работы.
Общие причины столкновения:
 Низкий момент трения между чашкой и конусом.
 Высокий крутящий момент для перемещения муфты относительно синхронизирующих колец (индексирование).
 Эксцентриковая нагрузка конусов.
 Чрезмерное сопротивление после синхронизации.
 Неблагоприятное увеличение допусков на компонентах или чрезмерный износ конуса, препятствующий зацеплению конусов.
4.1.2 Hard Shifting
Высокое усилие при переключении во время синхронизации происходит либо из-за значительного сбоя в работе, т.е.е. Расчетный крутящий момент синхронизатора не достигается, или его конструкция неверна.
Высокое усилие переключения после синхронизации может отличаться от небольшого крутящего момента
для данного коэффициента трения, но имеет большую тенденцию к заклиниванию, особенно если другие поверхностные факторы не контролируются жестко, то есть чистота поверхности, допуски на обработку. Чем больше угол конуса, тем меньше крутящий момент, но меньше вероятность заклинивания и более устойчиво к изменению поверхностных факторов.
Производственные допуски для металлических конусов обычно составляют + / (-) 4 минуты; это может быть ослаблено, если один из элементов покрыт органическим или пластичным материалом, который имеет более низкий модуль упругости, чем металл.
Несовпадение углов конуса иногда вводится намеренно и может варьироваться от 2 минут для металлических конусов до 15 минут для конусов с органическим или пластиковым покрытием. Несовпадение углов обычно считается методом быстрого прилегания конусов, но мнения относительно его достоинств в предотвращении заклинивания конусов неоднозначны.
4..2 .2 Рисунок резьбы
Синхронизирующее кольцо обычно имеет резьбу. Назначение резьбы — обеспечить очищающие кромки, которые быстро сотрут масло с сопрягаемой поверхности.Этому очищающему действию способствует спиральная природа резьбы, которая обеспечивает выход масла. Чем быстрее масло выводится из поверхности раздела трения, чем быстрее происходит увеличение синхронизирующего крутящего момента у
, тем короче более высокая нагрузка, вызванная чрезмерным трением муфты и ступицы, до тяжелого состояния, при котором полное зацепление может быть полученным. Это последнее условие может возникать либо на фасках штифтов или зубьев фиксатора, либо на единичных (индексирующих) фасках соединительных зубьев.Если неисправность возникает на скошенных фасках, возможными причинами являются:
 Чрезмерное сопротивление в коробке передач из-за работы в холодном состоянии.
 Повреждение фаски или столкновение, которое снижает момент индексации.
 Неблагоприятное увеличение допуска, ухудшающее индексацию.
 Несовпадение углов фаски сруба.
Если проблема возникает на фаске зубьев муфты, возможные причины:
 Чрезмерное сопротивление в коробке передач из-за работы в холодном состоянии (высокая вязкость), натяжения компонентов или сопротивления сцепления.
 Повреждение фаски.
 Заклинивание конуса.
Заклинивание конусов, когда конусы заедают или скручиваются после синхронизации. Это может произойти при микроскопической сварке или переносе металла на границе раздела конусов, отклонении кольца или неправильных углах конуса.

4,2

Влияние геометрии на работу синхронизатора:

4.2.1 Угол конуса
В общем, угол конуса синхронизаторов составляет от
12 градусов до 14 градусов. Более низкий угол конуса увеличивает время скольжения
.
Резьба различается по шагу и поперечному сечению, но обычно составляет 40 резьбы на дюйм для бронзы и 20 резьбы на дюйм для конусов, покрытых молибденом, пластиком или органическим фрикционным материалом.
Форма поперечного сечения резьбы не имеет решающего значения, но она должна иметь чистую острую кромку, чтобы прорезать масляную пленку и соскребать ее с поверхности раздела, а также иметь достаточную глубину, чтобы обеспечить выход масла. Резьба с острыми гребнями быстро прорежет масляную пленку, но вызовет высокие нагрузки на поверхность и, как следствие, высокую степень износа, поэтому резьбы следует чистить и обрабатывать после нарезания, чтобы получить плоский гребень.
4.2.3 Осевые канавки
Осевые канавки обычно, но не всегда, нарезаются на резьбовые конусы и имеют важное влияние на характеристики синхронизатора. Канавки способствуют диспергированию масла во время начального периода контакта и после этого способствуют разрушению гидродинамической масляной пленки.
Создание крутящего момента для конуса без осевых канавок будет длиннее и плавнее, чем для конуса с большим количеством канавок. Конусы с большим количеством канавок имеют повышенную склонность к заклиниванию.
Важно, чтобы при формировании этих канавок на концах резьбы не оставалось заусенцев, которые могли бы привариваться к сопрягаемой поверхности или препятствовать выходу масла из резьбы.
Обычно рекомендуется формировать осевые канавки перед обработкой резьбы, чтобы края были под углом, чтобы уменьшить вибрацию инструмента при нарезании резьбы, и чтобы они были нарезаны.

IJSER © 2013

http: // www. ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований Том 4, выпуск 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1461

глубже, чем корень нитей.
4.2.4 Геометрия поверхности
Обработка поверхности конусов оказывает значительное влияние на динамический коэффициент трения, особенно в период приработки. Конусы с шероховатой поверхностью имеют более высокий динамический коэффициент трения, чем конусы с гладкой поверхностью, как во время, так и после наплавки. Статический коэффициент трения менее чувствителен к изменению качества поверхности конусов.
Термин «чистота поверхности» применительно к конусам синхронизатора относится к форме и амплитуде шероховатости профиля в заданном направлении.профиль шероховатости в окружном направлении важен, потому что профиль с острыми выступами прорвет масляную пленку, что приведет к контакту металла с металлом конусов. Если материал сопрягаемого конуса мягкий, шипы будут стирать поверхность, в то время как если сопрягаемый материал твердый, шипы отламываются, и произойдет абразивный износ.
Изготовленная отделка конуса должна быть как можно ближе к стабилизированной (т.е. полностью уложенной) отделке; чистота поверхности от 0.Обычно требуется 05-0.03 микрометр Ra.
Хороший контакт конических поверхностей важен для безаварийной работы, поэтому важно строго контролировать такие специальные присадки производителя, как:
 Противозадирные присадки
 Противоизносные присадки
 Модификаторы трения
 Коррозия ингибиторы
 Ингибиторы окисления и т. д.
Включение присадок, особенно первых трех, указанных выше, может значительно повлиять на коэффициент трения, как статический, так и динамический.
Противозадирные и противоизносные присадки могут предотвратить или уменьшить склонность конусов к заклиниванию. Модификаторы трения влияют как на статический, так и на динамический коэффициент трения.

4,4

Влияние материалов на работу синхронизатора

На комбинацию материалов для данного применения в основном влияют:
 Достаточно высокое и постоянное значение динамического коэффициента трения
 Устойчивость к заклиниванию конуса.

IJSER

допуски факторизации по овальности, соосности и прямоугольности.В частности, плохой контакт приводит к неполному разрушению масляной пленки, высоким локальным контактным давлениям, снижению производительности и повышенной склонности к заклиниванию.
4.2.5 Углы фаски срубов
Крутящий момент, необходимый для индексации втулки относительно срезного кольца или штифта, согласовывается с крутящим моментом конуса путем изменения угла фаски. низкие углы фаски приводят к пробою до того, как произойдет синхронизация.
Сопряжение скошенной кромки и втулки может существенно повлиять на согласованность переключения передач.Плохо совмещенные фаски могут привести к повреждению и усложнению переключения передач.

4,3

Влияние смазки на работу синхронизатора:

Вязкость смазки влияет на скорость, с которой масло стирается с поверхностей конуса в начальный период синхронизации. . если резьба на синхронизирующем кольце не прорезает масло, требуемый момент трения может быть достигнут недостаточно быстро, чтобы предотвратить столкновение. Известно, что столкновения чаще возникают в холодных коробках передач, чем в горячих.
Вязкость смазки также влияет на момент сопротивления, который возникает в результате взбивания смазки. чем выше вязкость, тем больше крутящий момент сопротивления, который при низких температурах может стать значительным и вызвать резкое переключение передач или, в крайних случаях, предотвратить переключение.
4.3.2 Присадки:
Смазочные материалы для редукторов обычно состоят из базового минерального масла и

Комбинации материалов: Для наружного / внутреннего конуса почти всегда используется цементируемая сталь с твердостью поверхности 60 по Роквеллу. , хотя конусы с молибденовым покрытием использовались с кольцами синхронизатора из спеченного железа или стали.Кольца синхронизатора, изготовленные из спеченного железа или стали, также использовались в приложениях, где коробка передач работает со смазкой SAE 20W / 50

(моторное масло).
Кольца синхронизатора обычно делятся на две категории; те, которые сделаны из высокопрочного материала, покрытого фрикционным материалом, и те, которые полностью сделаны из одного материала. Большинство колец синхронизатора производятся из одного из следующих сплавов на основе меди:

5.0 Текущие тенденции

Во всех областях применения транспортных средств, от легковых до больших грузовиков, наблюдается тенденция к повышению способности переключать передачи и сокращению производственных затрат. Меньшее усилие на рычаге переключения передач, уменьшенный ход рычага переключения передач и более плавная работа рычага переключения передач способствуют повышению качества переключения передач.
Влияние переменного коэффициента трения на температурную зависимость сопротивления интенсивно исследуется. Так что шум. Пристальное внимание уделяется детальной конструкции элементов синхронизатора и рычагов переключения передач, чтобы уменьшить зазоры, инерцию и трение.
Множественные конусные синхронизаторы принимаются, в частности, на

IJSER © 2013

http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1462

исследуются более низкие коэффициенты трения и материалы с высокими коэффициентами трения, например спеченная бронза и органика.
ZF, ссылки [7], [11] и [12], представили пружинный механизм с превышением центра, геометрия которого такова, что он способствует зацеплению с минимальным сопротивлением расцеплению.
Кольца синхронизатора все чаще изготавливаются путем спекания или литья под давлением и покрытия тонким слоем фрикционного материала, который может быть выбран из-за его фрикционных, а не прочностных характеристик.
Наиболее распространенными фрикционными материалами являются молибден, наполненные фторуглероды и композиты на органической основе [10]. Молибден обеспечивает твердое, но хрупкое покрытие с хорошими фрикционными свойствами. Заполненные фторуглероды и композиты на органической основе обладают хорошими фрикционными свойствами и хорошей устойчивостью к заклиниванию.
Новые материалы и производственные процессы используются для снижения затрат и повышения производительности:
 Поковка из порошкового металла для производства компонентов почти чистой формы и минимизации механической обработки.
 Лазерная и электронно-лучевая сварка для изготовления более дешевых нижних

SAE 680009.

[2] Профессор Эвен М. Эвен, Proc Theory of Gear Changing ,. ИМЕХЕ (AD, 1949-50)

[3] Newton & Steeds, The Motor Vehicle, Illffe

[4] Судья A W, Automotive Transmissions

[5] Mitchell, G Wilding A.W., Synchromesh Mechanisms, Automotive

Design Engineering, февраль 1966 г., стр. 64-69, 71-73 [6] ZF Sperrsynchronisierung (немецкий)

[7] Looman, Dr — Ing J, Механические коробки передач в автомобилях ., Конференция по проектированию приводных линий. 1970

[8] Розен, Крук, Экер, Меллгрен Синхронные механизмы: опыт работы с коробками передач для тяжелых грузовиков, Конференция по проектированию приводных линий. 1970

[9] Остен Дж. Синхронизирующие механизмы, Drive Line Engineering Conf.

1970

[10] Oster, P.и Pflaum, H, Трение и износ синхронизаторов в трансмиссиях с ручным переключением,., статья D19, Второй Конгресс IAVD Конструкция и компоненты автомобилей, 1985

компонентов повышенной прочности в дополнение к дорогостоящим высокопрочным компонентам для снижения общей стоимости компонентов.
 Использование армированных волокном пластиков для таких компонентов, как вилки переключения.
Базовая конструкция Borg Warner на протяжении многих лет была оптимизирована за счет новаторского использования / применения материалов и производственных процессов.Но основная проблема «противоположных критериев — или / или» малого угла конуса и самозажимания полностью не устранена. При разработке двухслойного углеродного покрытия (Sulzer
®) заявлены характеристики трения, которые помогают в достижении меньших углов конуса.
Электрически синхронизированное переключение передач — это новый способ решения проблемы с коробкой передач и новый способ создания легкого гибридного автомобиля. Электрическая машина используется для синхронизации скорости выходного и входного валов во время переключения передач.

Но, безусловно, наиболее важной тенденцией является обращение с синхронизаторами не изолированно, а как часть системы.

Благодарность

Автор благодарит профессора Г.Г. Шастри за его поддержку и руководство.

Ссылки

[1] Социн Р. Дж. И Уолтерс Л.К. Синхронизаторы с механической трансмиссией,

[11] Далзелл Джон, Более прочные коробки передач, переключение зажигалок от ZF

[12]. Конструирование оборудования автомобильного инженера на конкурентном рынке; Части 1 и 2, декабрь 1986, стр. 14–16, апрель / май, стр. 21-22

[13] Power Metal Parts For Automobile Applications Part II, Mocaeski

S, and Hall, D.W. SAE 850458.

[14] Умеш Вазир. Введение в синхронизаторы с механической коробкой передач; Ijeted Issue 3 Vol 5, Issn 2249-6149, pg 422-428, Sept 2013

IJSER © 2013

http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume4, Issue 12, December- 2013

ISSN 2229-5518






IJSER! B) 2013

http: //www.ijser. org

1463

Что такое синхронизатор распредвала?

, Isabel Prontes

Синхронизаторы распредвалов — это устройства, которые приводятся в действие с распределительных валов и соединяются с датчиками, чтобы сообщить компьютерам трансмиссии автомобилей, в какой именно точке вращения распредвал находится в настоящее время.Затем информация, полученная от датчика, используется компьютером трансмиссии для измерения времени искры, которая затем воспламеняет смесь топлива и воздуха (внутри цилиндров).

Идентификация

Не все автомобили имеют синхронизаторы распредвалов. Транспортные средства, у которых есть двигатели более старой конструкции, которые изначально были сконструированы с обычными распределителями, поскольку синхронизаторы распределительных валов устанавливаются в тех же местах, что и обычные распределители.

Предупреждение

Одна вещь, о которой вы должны знать о синхронизаторах распределительного вала, — это то, что они имеют тенденцию визжать, когда их опорные поверхности выходят из строя. Иногда это приводит к серьезным проблемам с вождением. Чтобы не упустить эти звуки, прислушайтесь к основанию синхронизатора с помощью стетоскопа механика. Снимите датчик положения распределительного вала и посмотрите, контактирует ли вращающаяся часть с датчиком.

Функция

Синхронизаторы распределительного вала, по сути, заменяют распределители зажигания старой конструкции.Эти распределители использовались в качестве механических частей, которые могли распределять искры по всем цилиндрам в соответствующие сроки. Эти синхронизаторы используются в системах зажигания, у которых нет дистрибьюторов, чтобы предложить электронные заменители механических распределителей. Это обеспечивает более эффективные двигатели и более высокое качество работы.

Теории / предположения

Синхронизаторы распределительного вала особенно необходимы для последовательного впрыска топлива (также известного как SFI), чтобы работать эффективно и правильно.Узел синхронизатора имеет датчики, прикрепленные к верхней части, и датчики необходимо снять, чтобы обеспечить синхронизацию сборки, а также установки синхронизатора.

География

Есть онлайн-продавцы, которые предлагают широкий выбор синхронизаторов распределительных валов. Некоторые из этих веб-сайтов включают Amazon, Rock Auto, Parts Highway, Mechanics Tool Supply, Auto Parts Warehouse, Auto Parts Corp и многие другие. Сайт онлайн-аукциона eBay Motors также является хорошим местом для проверки.Для получения информации о большом и разнообразном выборе синхронизаторов распределительных валов посетите веб-сайт Summit Racing. На этом веб-сайте представлены особенно дешевые синхронизаторы, а доставка осуществляется очень быстро и надежно. Для более различных разновидностей синхронизаторов распределительного вала, вероятно, лучшим выбором будет Rock Auto.

Другие статьи

Что такое двойное сцепление и как оно работает?

Разъяснения по проектированию YouTube

Двойное сцепление — это метод вождения, используемый исключительно в автомобилях с механической коробкой передач.Чтобы понять, как это работает, самое главное знать, что задействованы три системы: двигатель, сцепление и трансмиссия. Ваш двигатель вырабатывает мощность, сцепление передает эту мощность на трансмиссию, а трансмиссия передает мощность на ведущие колеса. Каждая из этих систем, выходной вал двигателя, сцепление и выходной вал трансмиссии, могут вращаться независимо.

Назначение сцепления — действовать как буфер между двигателем и трансмиссией, поэтому, когда скорости не совпадают, сцепление используется для синхронизации двух систем вместе.Однако скорость вращения выходного вала трансмиссии, вала, который передает мощность на ведомые колеса, зависит от того, на какой передаче находится трансмиссия. На более низких передачах двигатель будет вращаться быстрее относительно выходного вала трансмиссии. На высоких передачах выходной вал трансмиссии будет быстро вращаться относительно двигателя.

Джейсон Фенске

Так при чем здесь двойное сцепление? Чтобы понять это, предположим, что мы сейчас на четвертой передаче, мы замедляемся, и нам нужно переключиться на третью передачу.Как уже упоминалось, это означает, что мы будем переключать двигатель на более высокие обороты относительно скорости автомобиля. Вот где понимание независимой роли каждой системы имеет решающее значение. Когда вы нажимаете на сцепление для переключения на пониженную передачу, двигатель вращается сам по себе, в то время как сцепление и выход коробки передач по-прежнему вращаются вместе. Когда вы переводите рычаг переключения передач с четвертой на нейтральную (до перехода на третью передачу), теперь сцепление и трансмиссия вращаются отдельно. Двойное сцепление означает, что в этот момент вы отпускаете сцепление, когда трансмиссия все еще находится в нейтральном положении.Отпускание педали сцепления связывает двигатель и сцепление вместе, но выходной вал трансмиссии вращается быстрее, поскольку он связан с ведущими колесами.

Чтобы успешно переключиться на третью передачу, на этом этапе вы должны поднять обороты двигателя, нажав педаль акселератора, увеличивая скорость вращения двигателя, сцепления и третьей передачи (которая косвенно связана со сцеплением) до такая же скорость, как и у выходного вала коробки передач. Затем нажимается сцепление, селектор передач перемещается из нейтрального положения в третье, а затем сцепление отпускается, все это обеспечивает плавное переключение на пониженную передачу.

Повторение процесса, переключение с четвертой на третью: 1. Нажмите на педаль сцепления. 2. Установите переключатель передач в нейтральное положение. 3. Отпустите сцепление. 4. Постучите по дроссельной заслонке. 5. Еще раз нажмите на педаль сцепления. 6. Установите переключатель на третью передачу. 7. Отпустите педаль сцепления.

Понял? Теперь давайте добавим синхронизаторы. Почти все современные легковые автомобили с механической коробкой передач имеют синхронизаторы, что делает ненужным весь описанный выше процесс.Однако исторически сложилось так, что трансмиссии грузовых автомобилей большой грузоподъемности не имеют синхронизаторов. Синхронизатор предназначен для согласования скорости вращения выбранной передачи (которая связана со скоростью сцепления) со скоростью выходного вала трансмиссии. Это избавляет от необходимости дважды нажимать педаль сцепления, и вместо того, чтобы переводить рычаг переключения передач в нейтральное положение, вы можете сразу перейти к следующей передаче, которую вы выбираете.

Зная, что в вашем автомобиле с механической коробкой передач используются синхронизаторы, вы можете подумать, что нет смысла разбираться в том, как использовать двойное сцепление.Однако есть еще определенные сценарии, в которых это может быть полезно. Если вы подъезжаете на красный свет при включенной нейтральной передаче, а свет загорается зеленым до того, как вы полностью остановитесь, вам может быть сложно включить первую передачу. Это связано с тем, что частота вращения на выходе трансмиссии сильно не совпадает с частотой вращения двигателя и сцепления. Когда автомобиль находится в нейтральном положении и ваша нога не включена в сцепление, если вы нажмете на дроссель, затем нажмете сцепление, а затем попытаетесь переключиться на первую передачу, вы заметите, что это намного проще.Двойное сцепление не только позволяет вам включить первую передачу, когда вы уже двигаетесь, но также может продлить срок службы ваших синхронизаторов.

Для более наглядного объяснения того, как все это работает, посмотрите видео ниже.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Разница между синхронизированным и несинхронизированным переключением передач в механических коробках передач

Есть веская причина, по которой в больших коммерческих транспортных средствах, мотоциклах и гоночных автомобилях до сих пор используется несинхронизированная коробка передач

Для приверженцев ручного переключения передач нет большей радости, чем вождение автомобиля с ручным переключением передач. механическая коробка передач. Но что стоит за механикой переключения передач? И с точки зрения водителя, как синхронизированная передача механической коробки передач соотносится с несинхронизированной передачей механической коробки передач?

Большинство современных городских транспортных средств, оснащенных механическими коробками передач, вероятно, имеют синхронизированную коробку передач, также называемую коробкой передач с синхронизированным зацеплением.Это устройство удерживает шестерни в зацеплении и вращении, или они могут быть заблокированы на валу. Другими словами, когда вы переключаете передачи, вы блокируете разные передачи на входном или выходном валу трансмиссии, тем самым позволяя вам увеличить скорость вашего автомобиля или замедлить его. Синхронизированная коробка передач механической коробки передач — это то, что помогает плавно зафиксировать шестерни на месте.

Это была замечательная эволюция механических коробок передач, потому что синхронизатор устранил необходимость для автомобилистов выполнять двойное сцепление — отпускание и повторное включение сцепления дважды при переключении передач — требование для управления автомобилем с механической коробкой передач. несинхронизированная коробка передач.

Почему несинхронизированная коробка передач с механической коробкой передач все еще имеет значение

Несинхронизированная коробка передач с механической коробкой передач — это более старая конструкция (возможно, самая ранняя конструкция механической коробки передач), которая требовала от водителя больших усилий и навыков. Он включал в себя коробку передач с подвижным зацеплением, и водителю нужно было тщательно рассчитывать время переключения передач, чтобы гарантировать, что шестерни вращаются с одинаковой скоростью, что было нелегким делом. Сделайте это неправильно, и вы услышите скрежет и другие шумы.

Однако несинхронизированная коробка передач продолжает существовать. Вы часто найдете их в трансмиссиях больших коммерческих автомобилей, таких как тяжелые грузовики и сельскохозяйственная техника, а также в мотоциклах и гоночных автомобилях большого калибра. Почему? По двум причинам: синхронизированные механические коробки передач более подвержены поломкам, а переключение передач на синхронизированной коробке передач происходит медленнее, чем в несинхронизированной версии.

У вас возникли проблемы с механической или автоматической коробкой передач вашего автомобиля или у вас есть вопросы о трансмиссии? Посетите ближайший к вам офис Mister Transmission и получите необходимую экспертную помощь и информацию.

Синхронизатор для механической коробки передач | multibody.net

Мардеган Алессандро — [email protected]
обновлено июль 2017 г.

Введение

Целью проекта является анализ механизма синхронизатора механической коробки передач. В литературе встречается много типов синхронизаторов:

  • Штифт (также известный как тип Кларка)
  • типа Балукинг
  • Рычажный
  • и др.

Рис.1

На фиг.1 представлен покомпонентный вид узла синхронизатора забивного типа; для дальнейших шагов детали называются, начиная слева:

  • Вал
  • Шестерня
  • Муфта синхронизатора
  • Кольцо синхронизатора
  • Ступица синхронизатора
  • Толкающий конус синхронизатора или («фиксатор стойки»)
  • Кольцо синхронизатора (для зеркальной части механизма)
  • Муфта скольжения

(По следующей ссылке можно увидеть, как смонтировать сборку https: // youtu.be / CNz1COQIo38)

Принцип работы можно описать 8 основными шагами:

  1. Первый свободный ход: муфта перемещается в осевом направлении из нейтрального положения без значительного механического сопротивления и заставляет стопорную поверхность соприкасаться с поверхностью кольца синхронизатора. В этой фазе осевая скорость высока, а осевая сила низка.
  2. Начало синхронизации угловой скорости: сила фиксации создает момент трения, который заставляет кольцо вращаться в доступном пространстве в углублениях ступицы синхронизатора; масло между поверхностями конусов удаляется, а шлицевые фаски синхронизирующего кольца и втулки получают максимальную площадь контакта и высокий коэффициент трения .
  3. Синхронизация угловой скорости: Эта фаза завершается, когда шестерня, синхронизирующее кольцо и втулка имеют одинаковую угловую скорость. В противном случае равновесие осевых и тангенциальных сил, приложенных к шлицевым фаскам, препятствует продолжению процесса переключения передач.
  4. Поворот кольца синхронизатора: Кольцо синхронизатора, которое ранее было нагрето за счет рассеянной энергии трения, теряет тепло и застревает на конусе из-за уменьшения диаметра . Смещение втулки поворачивает синхронизирующее кольцо и шестерню сцепления, в то время как фаски остаются в контакте.
  5. Второй свободный ход: муфта движется вперед в осевом направлении до тех пор, пока не приблизится к шлицевым фаскам шестерни сцепления.
  6. Начало второй выпуклости: Поскольку между поверхностями фаски необходимо пробить масло, требуется увеличение осевого усилия для поддержания осевой скорости втулки. По мере выпуска масла эта осевая сила увеличивается. Это прекращается, когда составляющая тангенциальной силы на фаске достаточно высока, чтобы повернуть синхронизирующее кольцо, которое застряло в конусе .
  7. Вращение шестерни: осевое усилие, необходимое для поворота шестерни, зависит от относительного положения шлицев втулки и зубчатых колес (получается в конце синхронизации, фаза 3).
  8. Окончательный свободный полет: шестерня включена.

(Курсив использован для темы, не рассмотренной в данной работе)

Настоящая система работает с маслом, и поверхность трения имеет определенный профиль с канавками, которые позволяют маслу стекать из зоны трения.В первом анализе для упрощения модели влияние канавок и взаимодействие масла не учитывалось. Основными силами, рассчитываемыми в этой модели, являются момент трения, момент блокировки и сила вилки.

Fork Force находится на скользящей втулке и дает ускорение этому телу. В фиксаторе стойки эта сила связана с силой пружины с:

Формула фиксатора амортизатора

Фиксатор амортизатора

Где µ sl = µ d = 0,16; φ = 60 °

Коэффициент динамического трения, предложенный в справке ADAMS, составляет µ d = 0,16; для дальнейшего изучения целесообразно заменить на µ d = 0,11 ÷ 0,14 согласно [2], [4].

Блокирующий момент или индексный крутящий момент (крутящий момент, который создается, когда зубья втулки взаимодействуют с зубьями кольца синхронизатора)

Физическая модель блокирующего момента

Формула блокирующего момента

Где µ s = µ d = 0,16; угол фаски зубьев: β = 45 °; R sl = 31 мм

Момент трения (момент, который может замедлить или ускорить синхронизирующую муфту, чтобы не учитывать относительную угловую скорость)

Физическая модель момента трения

Формула момента трения

Где µ c = µ d = 0,16; угол конуса: α = 7,5 ° по [2], [4]; Rc = 21 375 мм

Для большей ясности компоновка механизма приведена на рисунке ниже:

Схема расположения

Стрелки обозначают стыки между одним компонентом и другим.

С начала:

  • Поворотный шарнир между землей и валом
  • Исправить соединение между валом и ступицей синхронизатора
  • Поступательное соединение между скользящей муфтой и ступицей синхронизатора
  • Цилиндрический шарнир между кольцом синхронизатора и муфтой синхронизатора
  • Исправить соединение между муфтой синхронизатора и шестерней
  • Поворотное соединение между шестерней и валом

Также есть подсистема (т.е. Фиксатор амортизатора) из Synchonizer Cone Push, пружины и сферы

Соединения подсистем:

  • Поступательное соединение между толкателем конуса синхронизатора и ступицей синхронизатора
  • Поступательное соединение между толкателем конуса синхронизатора и сферой
  • Пружинное соединение c.o.m. конуса синхронизатора. Сферы

Счетчик Грублера:

6 д.о.ф * п — (R * m + T * o + C * p + F * q)

6 * 8 — (5 * 2 + 5 * 3 + 4 * 1 + 6 * 2) = 48 — (10 + 15 + 4 + 12) = 48 — 41 = 7 дн.из.

  • ϑx: угол продольной оси вала
  • ϑx: угол продольной оси шестерни
  • ϑx: угол продольной оси кольца синхронизатора
  • Xсм: c.o.m. x кольца синхронизатора
  • Xсм: c.o.m. Координата x скользящей втулки
  • Xсм: c.o.m. Координата x SynchConePush
  • Zcm: c.o.m. Координата z сферы

Цели

Динамическое моделирование выполняется многотельной программой ADAMS. Планируется запустить 3 типа динамического моделирования.Первый, где скорость вала такая же, как у шестерни. Во втором случае угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы, а в третьем угловая скорость ступицы больше угловой скорости зубчатого колеса.

Система работает с инерционным свойством, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость вала / ступицы, входными данными моделирования являются угловая скорость вала и угловая скорость шестерни, наложенная, например, начальное условие.При таком выборе угловая скорость тел свободна в соответствии с динамикой, и только взаимодействие с другими телами может изменять относительную скорость. Геометрия модели учитывает только основные части механизма, поэтому инерция вала имеет большое значение для учета инерции уменьшения транспортных средств и всех вращающихся тел, сообщаемых валу. Аналогичное мышление для снаряжения; Инерция шестерни — это сумма геометрической инерции массы плюс член, который учитывает приведенную инерцию всех прямозубых шестерен.2.)

Через 0,01 с, когда переходный период закончился, к скользящей муфте прикладывается сила: F = 1550 * время + 15, и скользящая муфта может перемещаться и взаимодействовать с синхронизирующим кольцом, а фаза проходит от 2 до 8.

С помощью этого набора моделирования механизм может быть полностью охарактеризован, проверяя момент трения между кольцом синхронизатора и муфтой синхронизатора, блокирующий момент через зубья скользящей муфты и конус синхронизатора в фазе предварительной синхронизации.Также может быть оценено усилие скользящей муфты для обеспечения зацепления синхронизирующей муфты.

Задача моделирования

Основная проблема данной модели — выбор параметров контактных сил. Как правило, существует 6 контактных сил от твердого до твердого. ADAMS может работать с твердым и твердым контактом с помощью ударного или восстановительного метода.

Для модели удара (т.е. используемой в этой модели) есть 4 константы:

  • Жесткость
  • Показатель Кельвина-Фойгта
  • Демпфирование
  • Глубина проникновения

Значение адамов по умолчанию вычисляется с учетом тела:

  • К = 1.5 Н / мм
  • е = 2,2
  • C_max = 10 Н * с / мм
  • Глубина проникновения = 0,1

Параметры по умолчанию не подходят к модели и дают сбой, когда профиль зуба скользящей муфты сначала входит в контакт с внешней поверхностью диаметра кольца синхронизатора.

В первых 2 фазах есть несоответствие из-за неправильного параметра. В частности, когда втулка обнаруживает синхронизирующее кольцо, возникает ударная сила, которая не допускает относительного движения рассматриваемых тел.

Согласно Adams Help Solver можно использовать уменьшающую массу (M = M1 * M2 / (M1 + M2)) и с ее помощью можно рассчитать относительную жесткость и демпфирование.

Муфта скольжения / конус синхронизатора

  • M1 = 0,3 кг
  • M2 = 0,1 кг
  • M = 0,075 кг
  • K = 6000 Н / мм
  • C = 40 Н * с / мм

Муфта скольжения / синхронизатора

  • M1 = 0,3 кг
  • M2 = 0,1 кг
  • M = 0,075 кг
  • K = 6000 Н / мм
  • C = 40 Н * с / мм

муфта синхронизатора / конус синхронизатора

  • M1 = 0.1 кг
  • M2 = 0,1 кг
  • M = 0,05 кг
  • K = 10000 Н / мм
  • C = 50 Н * с / мм

Муфта скольжения / шарик

  • M1 = 0,3 кг
  • M2 = 0,01 кг
  • M = 0,0097 кг
  • K = 1000 Н / мм
  • C = 10 Н * с / мм

Ступица синхронизатора / конус синхронизатора

  • M1 = 0,3 кг
  • M2 = 0,1 кг
  • M = 0,075 кг
  • K = 6000 Н / мм
  • C = 40 Н * с / мм

Конус синхронизатора / конус синхронизатора

  • M1 = 0.01 кг
  • M2 = 0,1 кг
  • M = 0,009 кг
  • K = 1000 Н / мм
  • C = 10 Н * с / мм

Для глубины проникновения также есть некоторые трудности, после многих попыток лучшим решением будет дать значение 0,1 для всех корпусов, исключая синхронизирующее кольцо и синхронизирующий конус, с 0,01 пд и для первого обнаружения между муфтой и синхронизирующим кольцом с 0,3. pd. При увеличении глубины проникновения зазор модели увеличивается, исходя из этого соображения, его можно принять для первого осмотра.

Моделирование и анализ результатов

Для расчета используется метод GSTIFF-I3 с ​​контактным генератором по умолчанию с 600 узлами. I3 дает хороший результат с точки зрения вычислительного времени, но дает некоторые всплески из-за неограниченной скорости. Первый набор моделирования, в котором скорость вала равна скорости шестерни, используется для первого взгляда на эффективную работу модели. Решение может быть представлено на трех диаграммах: первый момент трения в зависимости от времени, блокирующий момент в зависимости от времени и момент трения в зависимости от Xc.утра скользящей втулки.

Угловая скорость передачи равна угловой скорости ступицы

Это единственный случай, когда значение не учитывается так много, потому что начальные угловые скорости одинаковы и нет никакого силового взаимодействия, кроме трения, поэтому выбросы вызваны решателем I3. В частности, когда относительная угловая скорость равна 0, муфта может перемещаться по синхронизирующему кольцу, и возникает большое ускорение, что приводит к большому скачку скорости.Это явление верно только качественно, но не количественно.

Симуляция, которая показывает истинность или ошибку модели, например, когда скорость шестерни больше, чем скорость ступицы (видео моделирования ниже).

Угловая скорость передачи больше угловой скорости ступицы

Можно заметить, что t = 0,0586 соответствует времени, когда относительная угловая скорость шестерни и ступицы равна 0; Δt = 0,0486 с. Чтобы оценить средний крутящий момент для сравнения с теоретическими данными, можно использовать средние интегралы теоремы, как показано на следующих рисунках.

Для момента трения (TX):

Угловая скорость передачи момента трения превышает угловую скорость ступицы

Блокирующий момент (TI):

Угловая скорость редуктора крутящего момента блокировки больше угловой скорости ступицы

Усилие скользящей муфты (Фс_с):

Усилие скользящей муфты

Усилие вилки (FX):

Усилие вилки

Когда угловая скорость ступицы больше скорости вала, в этом случае Δt = 0,05 с:

Угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни

Для момента трения (TX):

момент трения

Блокирующий момент (TI):

Блокирующий момент

Усилие вилки (FX):

Усилие вилки

Данные моделирования сведены в таблицу ниже:

Марганцевая бронза

Обычно кованые, высокопрочные

Алюминиевая бронза

Обычно литье под давлением, хорошие характеристики износа

Кремний-марганцевая бронза

Хорошая прочность, хорошие износостойкость

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Vel_Gear_gr_Vel_Hub

Vel_Hub_gr_Vel_Gear

∫TX * dt [Н * мм * с]

Δt [с] ∫TX * dt [Н * мм * с]

Δt [с]

90

0,0486 107

0,05

Tx_avg [Н * мм]

1851 852 Tx_avg [Н * мм]

2140 000

Относительная погрешность [%]

11 765 Относительная погрешность [%]

4 902

∫TI * dt [Н * мм * с]

Δt [с] ∫TI * dt [Н * мм * с]

Δt [с]

62

0,0486 87

0,05

TI_avg [Н * мм]

1275 720 TI_avg [Н * мм]

1740 000

Относительная погрешность [%]

36 148 Относительная погрешность [%]

28 780

∫Fs_s * dt [Н * мм * s]

Δt [с] ∫Fs_s * dt [Н * мм * s]

Δt [с]

3,2343

0,0486 3,38

0,05

Fs_s_avg [N]

66 549 Fs_s_avg [N]

67 600

Относительная погрешность [%]

25 227 Относительная погрешность [%]

21 858

∫FX * dt [Н * мм * с]

Δt [с] ∫FX * dt [Н * мм * с]

Δt [с]

2,8665

0,0486 3,42

0,05

FX_avg [N] 58,981 FX_avg [N]

68 400

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Случай: угловая скорость шестерни больше угловой скорости ступицы

  • TX = 2099 Н * мм
  • TI = 1998 Н * мм
  • FX = 89 002 N

Случай: угловая скорость ступицы больше угловой скорости шестерни

  • TX = 2040 Н * мм
  • TI = 2443 Н * мм
  • FX = 86510 N

Заключение

Модель может предсказать реальный случай механизма синхронизатора с ограничениями из-за параметров контактных сил.Это ограничение можно отнести к геометрии, потому что во всей литературе процесс синхронизации хорошо известен, но не так много механических моделей для бесплатной консультации. Это большой предел, но хорошие результаты показывают, что основные параметры выбраны правильно.

Во втором случае не учитывается влияние потока масла и геометрии канавок. Эти два аспекта, безусловно, влияют на модель.

Еще одна сторона, требующая улучшения, — это вычислительный метод с использованием алгоритма SI2; которые дают более гладкое решение с точки зрения ограничений скорости.Другим аспектом является поведение синхронизирующего конуса, синхронизирующей муфты и скользящей муфты при напряжении и деформации, которые могут быть разработаны в будущем анализе.

Разница между расчетным решением и теоретической моделью составляет до 10%, но фаза механизма синхронизатора хорошо различима без остановки и повторного запуска моделирования. Этот аспект позволяет утверждать, что модель верна, несмотря на 10% погрешность момента трения (т.е. основной параметр для сравнения).

Список литературы

[1] Ана Пастор Бедмар, «Процессы синхронизации и механизмы синхронизаторов в ручных трансмиссиях», магистерская работа по международной магистерской программе по прикладной механике, 2013 г.

[2] Оттмар Бэк, «Основы синхронизаторов», Хербигер, январь 2013 г.

[3] Умеш Вазир, «Синхронизаторы с механической коробкой передач — обзор», Машиностроение, Университет нефти и энергетики ADE, Бидхоли, Дехрадун, 248 007, Уттаракханд, Индия, сентябрь 2013 г.

[4] Даниэль Хэггстрём, «Синхронизация трансмиссий тяжелых грузовиков». Лицензионная работа, Отдел машиностроения, Королевский технологический институт KTH, SE-100 44 Стокгольм, 2016

[5] Проф.М. Массаро, «Контактные лекции» Моделирование и симуляция механических систем A / A 2016/17 Università degli Studi di Padova, 2017

Скоординированное динамическое управление переключением передач на основе синхронизации активной скорости двигателя с новой гибридной системой

Учитывая присущие недостатки, которые серьезно влияют на комфортность вождения во время процесса переключения передач в HEV, для улучшения переключения предлагается динамическое согласованное управление переключением на основе синхронизации активной скорости двигателя. качество за счет снижения вибрации переключения передач.Вся схема управления состоит из трех фаз: подготовительной фазы, фазы регулирования скорости и фазы синхронизации, которые выполняются последовательно по порядку. Ключ к предотвращению удара и рывков зависит от фазы регулирования скорости, где используется синхронизация активной скорости двигателя для достижения минимальной разницы скоростей между двумя концами синхронизатора. Новая гибридная система с превосходными характеристиками применяется для демонстрации достоверности принятого алгоритма управления во время переключения на повышенную или пониженную передачу, который может представлять планетарную систему передач и обычную процедуру переключения передач AMT, соответственно.Результаты стендовых испытаний, моделирования и дорожных испытаний показывают, что, по сравнению с другими методами, предлагаемое динамическое скоординированное управление может обеспечить управление переключением передач в реальном времени, чтобы эффективно повысить комфорт переключения передач и сократить переходные процессы при отключении питания, с надежностью как в обычном AMT, так и в планетарной системе. зубчатая передача.

1. Введение

Гибридный электромобиль (HEV) становится важной заменой традиционному транспорту благодаря повышению экономии топлива и снижению выбросов.Его трансмиссию можно классифицировать как обычный тип AMT и тип планетарной передачи на основе сцепления. В этой статье предлагается новый тип гибридной системы, структура которой сочетает в себе оба основных типа вместе с превосходными динамическими характеристиками и экономией топлива [1–3]. Однако, поскольку они имеют сложную конструкцию трансмиссии и различные режимы работы, прерывание питания и колебания крутящего момента во время преобразования режима, особенно в период синхронизации переключения передач, могут легко привести к движущимся вибрациям и рывкам, что значительно влияет на комфортность вождения.Снижение и демпфирование движущих вибраций во время переключения передач становится одной из ключевых задач в управлении динамическим переключением транспортного средства [4].

Было предложено множество подходов к поиску лучших решений для преодоления недостатков в процессе переключения передач HEV. Glielmo et al. поднял иерархический метод, основанный на каскадных и разделенных контурах управления скоростью и крутящим моментом [5]. Shin et al. разработали комбинированный метод переключения передач с помощью управления скоростью двигателя с обратной связью [6]. Барасу и Чиканек продемонстрировали, что в процессе переключения передач двигатель должен обеспечивать крутящий момент напрямую, чтобы сократить время отключения питания [7].Комбинация динамического программирования (DP) и принципа минимума Понтрягина (PMP) была использована в структуре прогнозирующего контроллера модели для реализации прогнозирующего контроллера в режиме удаляющегося горизонта для PHEV, оснащенного AMT [8]. Вычислительная нагрузка и предположение, что профиль скорости доступен заранее, ограничивают его применение в управлении в реальном времени. Стратегии управления, используемые в трансмиссии без сцепления с переключением передач в гибридных электромобилях, обсуждаются в [9–11]. Это ограничивает использование предлагаемых методов в этой литературе процессом переключения передач, связанного с включением сцепления, и характеристики управляемости не могут быть гарантированы.В [12] представлена ​​стратегия для электромобилей, оснащенных гидравлическими коробками передач с комбинированным сцеплением, для улучшения качества переключения передач. Тем не менее, сложность гидравлического контура переключения передач и его нелинейность создают проблемы для прогнозирования давления масла, действующего на тормозной поршень. Алгоритм синтеза для реализации точного управления частотой вращения двигателя и управления положением двигателя переключения без отключения сцепления с использованием активного управления двигателем был представлен Zhong et al. [13], что существенно не улучшило условия из-за медленной реакции двигателя.Поэтому было предложено регулирование активной скорости двигателя для достижения синхронизации переключения в процессе переключения передач за счет быстрой реакции характеристик двигателя [14, 15]. Однако их силовые агрегаты просты, они представляют собой один двигатель на одной оси без сцепления, и предложенные алгоритмы не могут быть применены к сложным трансмиссиям со сцеплением или сдвоенными двигателями, не говоря уже о планетарной системе передач. Как следствие, введена новая синхронизация активной скорости двигателя с координированным управлением сцеплением для обеспечения быстрого и плавного переключения передач в новой гибридной системе.

Из-за огромного конструктивного различия между двумя шестернями новой гибридной системы разница скоростей между двумя концами синхронизатора велика, поскольку он готов к переключению. Прямое переключение на повышенную или пониженную передачу приведет к сильным вибрациям и серьезному износу синхронизатора. В результате перед началом синхронизации требуется регулировка скорости двигателя, чтобы минимизировать время переключения и период отключения питания, а также уменьшить силу удара и улучшить качество переключения. Между тем, чтобы обеспечить быстрое и плавное переключение передач, двигатель, двигатель, сцепление и привод коробки передач управляются точно и согласованно.Перед переключением на нейронную передачу передаваемый крутящий момент на выходной вал должен быть уменьшен почти до нуля; в противном случае попытка расцепления или включения шестерен, передающих большие крутящие моменты, может вызвать крутильные колебания, повреждение поверхности зубьев шестерен и затруднение синхронизации. Таким образом, перед переключением на нейтральную передачу необходимо разгрузить источники питания, а также полностью отключить сцепление. Сцепление остается выключенным, и двигатели снова разгружаются до начала синхронизации по той же причине.Вышеупомянутый скоординированный контроль может гарантировать скорость и плавность процесса переключения передач, что подтверждено бортовыми испытаниями.

Схема координированного управления динамическим переключением, основанная на регулировании активной скорости двигателя, может быть разделена на три фазы: разгрузка и переключение на нейронную передачу, регулирование скорости и механическая синхронизация скорости синхронизатором. Вторая фаза — это основная часть. Новый тип системы HEV используется для оценки осуществимости схемы управления. Причина выбора этой новой гибридной системы в качестве объекта исследования зависит от двух моментов.Во-первых, новая гибридная система имеет огромные преимущества в экономии топлива и динамических характеристиках. Уровень экономии топлива может достигать 17% ~ 28% в различных ездовых циклах по сравнению с обычными параллельными гибридными автомобилями, что может достигать почти 40% по сравнению с традиционными дизелями [1, 3]. С другой стороны, максимальный выходной крутящий момент перед главной передачей новой системы составляет более 3600 Нм, что позволяет удовлетворить потребности в мощности в различных ситуациях. Во-вторых, он содержит две характерные трансмиссии на двух передачах, и конструктивная разница между двумя передачами приводит к неизбежному регулированию скорости во время процесса переключения.Представляя схему управления повышением и понижением передачи, процесс регулирования в обычном AMT и планетарной передаче может быть раскрыт в новой гибридной системе, как показано в разделе 3.2. В разделе 2 представлена ​​структура и принцип работы новой системы HEV. В разделе 3 подробно рассматриваются динамическое согласованное управление и активная синхронизация скорости соответственно. Результаты стендовых и бортовых испытаний, показывающие эффективность предложенного подхода, представлены в разделе 4.Выводы, обобщающие результаты статьи, приведены в Разделе 5.

2. Новая система HEV

Упрощенная структурная схема системы HEV, принятая в этой статье, показана на рисунке 1. Она в основном состоит из дизельного двигателя. , два двигателя с постоянными магнитами и планетарная зубчатая муфта. MG2 напрямую связан с солнечной шестерней, тогда как MG1 соединен с коронной шестерней и отделен от двигателя муфтой электронного управления. По сравнению с традиционной гибридной системой, новая система может гибко регулировать диапазон скоростей рабочей точки двигателя с помощью системы сцепления вариатора, которая обеспечивает работу двигателя в высокоэффективной области и улучшает экономию топлива автомобиля.Между тем, двигатель может взаимодействовать с генератором для управления автомобилем или зарядки аккумулятора в соответствии с требованиями к динамике и продолжительности работы транспортного средства.


Пока синхронизатор переключения передач расположен на правом конце, номер передачи равен 1. И выходной крутящий момент двигателя несколько раз усиливается через обычную зубчатую передачу на выходной вал, чтобы соответствовать требованиям рабочих условий, поскольку требуемый крутящий момент составляет высокий, например, процесс запуска транспортного средства. Как упоминалось ранее, это соотношение может быть записано следующим образом: где и обозначают крутящий момент выходного вала и крутящий момент MG2, соответственно, и обозначают скорость выходного вала на первой передаче и скорости MG2, а и обозначают передаточные числа зубчатой ​​передачи.

В то время как синхронизатор переключения передач расположен на левом конце, номер передачи равен 2. Солнечная шестерня (MG2) и коронная шестерня (MG1 и двигатель) соединены и в конечном итоге передают крутящий момент на планетарную шестерню. При известных характеристиках планетарной зубчатой ​​передачи соотношение в установившемся состоянии описывается следующим образом: где

обозначает коэффициент планетарной передачи,, и обозначают крутящий момент коронной шестерни, крутящий момент MG1 и крутящий момент двигателя, соответственно, и , и обозначают скорость MG1, скорость двигателя и скорость выходного вала на второй передаче.

Когда сцепление включено,

Двигатель тем временем полностью связан с трансмиссией. Из (6) и (8) мы можем сделать вывод, что, регулируя скорость MG2, двигатель может работать в своем высокоэффективном диапазоне скоростей, что приводит к повышению экономии топлива транспортного средства, как показано на рисунке 2.


Пока синхронизатор переключения передач ставится посередине, трансмиссия прерывается. Из-за прерывания передача мощности на выходной вал невозможна. В данный момент он находится в нейтральном положении.

Рабочее состояние новой системы HEV можно разделить на четыре режима. Критерии выбора зависят от скорости автомобиля, потребляемой мощности и уровня заряда аккумулятора. Четыре режима приведены в таблице 1.


Режим Номер шестерни Состояние сцепления Описание

9050 с одним двигателем 1 Включен Только MG2 управляет транспортным средством
Последовательный режим 1 Включен MG2 управляет транспортным средством; MG1 и двигатель взаимодействуют друг с другом для выработки электроэнергии
Двухмоторный чисто электрический режим 2 Отключено MG1 и MG2 приводят в движение транспортное средство вместе
Последовательно-параллельный режим 2 Включен MG1, MG2 и двигатель вместе приводят в движение транспортное средство

3.Динамическое скоординированное управление

Координированное управление с другими компонентами необходимо во время смены. Это необходимо для обеспечения плавности синхронизации после регулировки скорости. Вся схема динамического скоординированного управления состоит из трех фаз, которые показаны на рисунке 3 и подробно описаны ниже. Перед переходом к следующему этапу каждый шаг на каждом этапе должен подтверждаться обратной связью контролируемых компонентов, что обеспечивает надежность всей процедуры.


3.1. Подготовительный этап (разгрузка и переключение на нейтральную передачу)

Целью этого этапа является подготовка к активному регулированию скорости двигателя. Основная задача — разгрузка источников питания, выключение сцепления и включение нейтральной передачи. Двигатели и двигатель после разгрузки находятся в ненагруженном состоянии, что позволяет позже выключить сцепление. Отсутствие передачи крутящего момента на трансмиссию помогает плавно переключаться на нейтральную передачу, избегая рывков и шума.

Период подготовительной фазы не должен длиться слишком долго. В противном случае водитель почувствовал бы недостаток мощности из-за отсутствия выходной мощности во время фазы. С другой стороны, наклон управляющего крутящего момента, отправляемого в DMCM, следует считать не слишком большим, так как это вызовет ощущение отрыва. Блок-схема показана на рисунке 4.


3.2. Фаза регулирования скорости

Регулировка скорости во время процесса переключения является обязательной, поскольку она направлена ​​на настройку входного вала на желаемую скорость без перерегулирования и колебаний.Экспериментально установлено, что синхронизация может начаться только тогда, когда разница скоростей меньше допустимого эталонного значения. Более того, легче включить целевую передачу, когда скорость активного конца регулировки скорости немного выше, чем пассивного конца синхронизатора, что согласуется с принципом работы обычных автобусов. Таким образом, (9) должно быть выполнено до начала синхронизации: где — целевая скорость выходного вала, связанного с синхронизатором в фазе регулирования скорости, — это фактическая скорость выходного вала, и — калибровки скорости, определенные экспериментом по калибровке разности скоростей в стендовый тест.

Скорость выходного вала тесно связана со скоростью транспортного средства, как показано в следующем уравнении: где обозначает скорость транспортного средства, обозначает конечное передаточное число и обозначает радиус колеса.

Из-за короткого времени регулировки скорости, большой инерции вращения транспортного средства и отсутствия выходной мощности в течение периода нейтрального положения скорость транспортного средства можно считать приблизительно постоянной. Тогда также можно считать почти инвариантным из (10). Уравнение (11) может быть получено из (2) и (6): где и обозначают целевую скорость MG1 и целевую скорость MG2.

Обсуждаются процессы регулирования скорости при повышении и понижении передачи, соответственно, из-за сложной конструкции новой системы HEV.

3.2.1. Первое регулирование скорости переключения на повышенную передачу (от одномоторного режима к двухмоторному)

В одномоторном режиме только MG2 приводит в движение транспортное средство, в то время как двигатель и MG1 находятся в состоянии холостого хода и не выводят мощность вообще:

В двухмоторном режиме -моторный режим, MG1 и MG2 вместе приводят в движение автомобиль. Один двигатель должен находиться в режиме управления скоростью, а другой — в режиме управления крутящим моментом, чтобы система оставалась стабильной из-за особенностей планетарной зубчатой ​​передачи.MG2 выбран в качестве двигателя с регулируемой скоростью из-за его отличных характеристик регулировки скорости. Затем MG1 находится в режиме управления крутящим моментом, так как его характеристики регулирования крутящего момента хорошие. Оптимальная комбинация скоростей MG2 и MG1 с наивысшим КПД системы () может быть получена на основе характеристических кривых КПД двух двигателей при различных скоростях транспортного средства и условиях требуемого крутящего момента транспортного средства. Процедура расчета следующая: (1) Установите комбинацию скорости автомобиля и требуемого крутящего момента как известные величины; тогда (2) Для ряда скоростей MG1 () соответствующая скорость MG2 может быть определена () из соотношения в (6) 🙁 3) Эффективность MG1 и эффективность MG2 достигаются за счет использования полученной комбинации и посмотрите кривые эффективности MG1 и MG2.(4) Если существует комбинация или, которая удовлетворяет уравнению, то это оптимальная комбинация скорости при определенных условиях. (5) Повторите шаги, описанные выше, чтобы получить все оптимальные комбинации скоростей при различных скоростях и требуемых условиях крутящего момента транспортного средства.

После переключения на нейтральную передачу установите MG1 на работу в режиме управления крутящим моментом. Предположим, что управляющий крутящий момент MG1 равен; время от текущей скорости до целевой. MG1 разгружает крутящий момент и готовится включить целевую передачу при достижении целевой скорости.Но скорость MG1 будет продолжать расти во время процесса выгрузки из-за задержки ответа до достижения максимальной скорости. Затем он начинает медленно падать. Установите максимальную скорость как и период от до как. Поскольку MG1 обладает выдающимися характеристиками регулирования крутящего момента, фактический крутящий момент MG1 можно рассматривать как быстрое достижение командного крутящего момента за счет постоянного наклона кривой, как показано на рисунке 5.


Когда MG1 достигает максимальной скорости, фактический крутящий момент MG1 близок к нулю. а изменение скорости плавное, что делает его идеальной оптимальной точкой.

Установить

Общее время регулирования скорости MG1 составляет:

Регулирование скорости можно разделить на два этапа: и. Уравнение (19) может быть получено на каждом этапе:

Затем достигается путем решения вышеуказанных уравнений: где и обозначают управляющий крутящий момент MG1 и крутящий момент трения; — крутизна характеристики крутящего момента MG1. — эквивалентная инерция вращения MG1.

Назначение должно учитывать, что если оно слишком велико, даже если оно короткое, процесс выгрузки будет долгим, а приращение скорости будет большим.Если оно слишком мало, даже если время разгрузки короткое, оно будет долгим из-за небольшого углового ускорения. в любом случае будет относительно длинным. считается оптимальным значением, которое удовлетворяет следующему уравнению:

Возьмем частную производную от в (20) и получим следующее:

MG2 настроен на работу в режиме управления скоростью из-за его быстрой реакции и точность регулирования. Путем быстрой настройки целевой скорости MG2 скорость выходного вала может быть привязана точно к концу регулирования скорости.

Целевая скорость MG2, а именно, скорость MG2 регулируется до оптимального значения перед окончательным регулированием крутящего момента MG1, которое соответствует (9), когда MG1 набирает максимальную скорость. Если (9) не может быть выполнено в течение всего процесса регулирования скорости MG1, то целевая скорость MG2 изменяется, чтобы удовлетворить взаимосвязь, поскольку MG1 находится в свободном падении. Этот процесс близок к процессу регулирования скорости переключения передач в планетарных редукторах со сдвоенными двигателями.

3.2.2. Второе регулирование скорости переключения на повышенную передачу (одномоторный режим / последовательный режим в последовательно-параллельный режим)

В последовательно-параллельном режиме двигатель участвует в движении транспортного средства.Принимая в качестве известных величин частоту вращения выходного вала, требуемый крутящий момент транспортного средства и мощность двигателя, составляется трехмерная функциональная таблица. Целью функции является достижение наивысшего комбинированного КПД двигателя и электрической системы, соответствие требованиям к мощности транспортного средства и достижение контрольной цели SOC. Оптимальная комбинация получается, следуя приведенной ниже процедуре.

(1) Установите комбинацию как известное количество. Автомобиль требовал мощности.

(2) Учитывая последовательность скоростей MG1, соответствующая скорость MG2 может быть получена в соответствии с условиями скорости транспортного средства следующим соотношением:

Скорость двигателя равна скорости MG1.

(3) Крутящий момент двигателя задается следующим образом:

Управляющий крутящий момент MG1 задается следующим образом:

Крутящий момент MG2 задается следующим образом:.

(4) КПД MG1, КПД MG2 и КПД двигателя достигаются за счет использования полученных комбинаций , и () для поиска кривых КПД MG1, MG2 и двигателя.

(5) Если существуют комбинации, и которые удовлетворяют уравнению где — эквивалентный коэффициент преобразования мощности двигателя в электрическую мощность, то () — оптимальная комбинация скорости при определенных условиях.

(6) Повторите шаги, описанные выше, чтобы получить все оптимальные комбинации скоростей при различных скоростях автомобиля, требуемом крутящем моменте и мощности двигателя.

При переходе в последовательно-параллельный режим необходимо как можно скорее включить сцепление. Следовательно, разница в скорости между MG1 и двигателем не должна быть слишком большой; в противном случае прямое включение приведет к сильному истиранию и рывкам. Кроме того, повторная регулировка скорости MG1 задержит время восстановления крутящего момента MG1. Чтобы избежать проблем, возникающих после процесса переключения на повышенную передачу, частота вращения двигателя всегда задается оптимальной скоростью во время процесса переключения, которая также является целевой скоростью MG1:

Цель регулирования скорости

MG2 такая же, как (24).Командный крутящий момент MG1 в однодвигательном режиме в последовательно-параллельный режим идентичен (23). Переход от последовательного режима к последовательно-параллельному режиму аналогичен (19) и (22): где — скорость MG1 в последовательном режиме. В отличие от однодвигательного режима в последовательно-параллельный режим, в последовательном режиме в последовательно-параллельный режим может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, меньше или нет. Ситуация когда аналогична рисунку 4, а показана на рисунке 6.


3.2.3. Регулирование скорости переключения на пониженную передачу

Только MG2 подключается к трансмиссии после переключения на пониженную передачу, независимо от того, в одномоторном режиме или в последовательном режиме.Целевая скорость MG2 может быть получена в (31), что аналогично обычному AMT:

Скорость MG1 не нужно регулировать во время процесса переключения на пониженную передачу. MG1 нужно только подготовиться к разгрузке и включению целевого снаряжения. Таким образом, блок-схема процесса регулирования скорости переключения передач показана на Рисунке 7.


3.3. Фаза синхронизации

Механическая синхронизация скорости выполняется синхронизатором для включения целевой передачи с нейтральной передачи в этой фазе, во время которой электродвигатель переключения приводит в движение синхронизатор для достижения диапазона хода целевой передачи.Гибридный блок управления (HCU) регулирует коэффициент заполнения импульса напряжения 24 В для управления мощностью двигателя переключения передач для преодоления различных ситуаций. Кроме того, замкнутый контур ПИД-регулирования положения и скорости используется для решения нелинейной ситуации и неопределенности параметров при механической синхронизации. Если время синхронизации превышает нормальное значение по умолчанию, это означает, что двигатель останавливается из-за сбоя регулирования скорости или неисправности двигателя переключения. В этот момент необходимо немедленно остановить двигатель переключения передач.Процесс переключения прерывается и переходит в режим неисправности, когда целевая передача переключается на нейтральную передачу из-за того, что сопротивление нейронной передаче относительно невелико и нет контакта между синхронизатором и трансмиссией в нейронной передаче, чтобы защитить механизм переключения и проверьте причину неисправности в состоянии парковки. После возврата на нейтральную передачу синхронизатор переключения может попытаться снова включить целевую передачу до трех раз. Если все три попытки заканчиваются неудачей, загорается лампа неисправности, и шестерня фиксируется в нейронном приводе.Блок-схема фазы синхронизации показана на рисунке 8.


4. Проверка экспериментов

Для подготовки к дорожным испытаниям на борту был построен стенд для испытаний гибридной электрической системы для отладки и проверки основных характеристики двигателей и реализация функций транспортного средства, как показано на рисунке 9. Он состоит из системы сцепления (включая два двигателя и трансмиссию), DMCM, динамометра, аккумулятора, двигателя и вспомогательного оборудования.


4.1.Испытание динамических характеристик двигателя на стендах для испытаний

Из (23) и (30) можно сделать вывод, что параметры, и должны быть подтверждены для достижения оптимального командного крутящего момента. В виде серии кривых свободного падения MG1 при различных начальных условиях скорости, показанных на рисунке 10, в начальный период времени все кривые скорости MG1 аппроксимируются прямой линией с одинаковым наклоном в диапазоне скоростей переключения передач. Кинетическое уравнение показано следующим образом:


может быть получено с помощью крутящего момента MG1 в его стабильном режиме управления скоростью.Экспериментально подтверждено, что в диапазоне скоростей MG1 при переключении передач составляет около 15 Нм. Наклон кривых свободного падения MG1 примерно соответствует рисунку 10.

взят из (32). Это намного больше, чем обычная инерция вращения роторов двигателей с постоянными магнитами. Это потому, что трансмиссионный вал MG1 всегда связан с коронной шестерней планетарной системы. Кроме того, планетарная шестерня и водило также вращаются, когда MG1 вращается отдельно. Следовательно, это фактически сумма инерции вращения MG1 и эквивалентной инерции вращения планетарной зубчатой ​​передачи.составляет 2500, поскольку скорость отклика крутящего момента двигателя составляет 100 Нм / 40 мс в соответствии с требованиями управления двигателем. При расчете на основе алгоритма оптимизации, упомянутого выше, составляет 1200 об / мин. составляет 1300 об / мин в последовательном режиме в последовательно-параллельный режим.

— это 509 Нм, полученное из (23) при первом регулировании скорости переключения на повышенную передачу. Чтобы проверить достоверность значения крутящего момента, экспериментально регистрируют отношения общего времени регулирования и разницы скоростей со скоростью разгрузки при различных условиях командного крутящего момента.Результаты показаны на рисунках 11 и 12.



Из рисунков 11 и 12 можно сделать вывод, что и являются взаимно ограниченными. Короткий требует, чтобы он был достаточно большим, что приведет к большому. Напротив, малое означает малое, но процесс регулирования скорости будет продлен и, соответственно, весь процесс смены будет отложен. Сравнивая результаты нескольких наборов данных, около 500 Нм можно рассматривать как выбранный командный крутящий момент, всесторонне учитывая его быстрое регулирование скорости и приемлемое увеличение скорости, что также согласуется с результатами расчетов из (23).При дальнейшем увеличении эффект сокращения времени не очевиден, но значительно возрастает.

При втором регулировании скорости переключения на повышенную передачу составляет 158 Нм, как рассчитано по (30). Снижение рассматривается как основная цель на данный момент из-за того, что время регулирования скорости относительно невелико.

может быть получено из (33) после и подтверждено:

В практическом инженерном применении может быть определено непосредственно путем калибровочных испытаний. Заданное как условие, может быть записано разгрузкой из набора разных.На основе данных была построена одномерная карта. может быть получен известным просмотром карты в обратном направлении. В качестве примера возьмем первый режим переключения на повышенную передачу; карта показана на рисунке 13.


Между тем, был проведен тест управления скоростью для скоростных характеристик MG2, чтобы убедиться, что реакция скорости MG2 является быстрой и точной. Серия испытаний регулирования скорости MG2 была проведена во всем диапазоне скоростей процесса переключения передач. Результаты теста показывают, что большая часть регулировки скорости MG2 заканчивается на 0.5 с с высокой точностью и регулирующими требованиями.

Показатель успешности переключения был максимальным, когда он был определен как 10 об / мин и 40 об / мин путем проведения тестов на разницу скоростей выходного вала в (9). Вибрация и шум также находятся на приемлемом уровне.

4.2. Имитационный тест

Для подтверждения эффективности предложенного метода был проведен имитационный тест на основе AMESim (Advanced Modeling Environment для выполнения моделирования инженерных систем).Поскольку максимальная степень воздействия во время процесса переключения передач в основном зависит от фазы регулирования скорости и фазы синхронизации, в качестве объекта моделирования была выбрана процедура переключения на повышенную передачу из режима с одним двигателем в режим с двумя двигателями. Схема архитектуры моделирования предложенного метода была построена на основе демонстрации решения трансмиссии трансмиссии AMESim, как показано на рисунке 14.


Нормальная сила, приложенная к муфте синхронизатора, была получена методом ПИД для отслеживания оптимального кривая смещения рукава.Между тем, для сравнения эффектов был смоделирован обычный метод без фазы регулирования скорости, структура которого показана на рисунке 15.


Результаты моделирования обоих методов перечислены на рисунках 16–18. В предлагаемом методе опережение на 0,3 с было занято регулированием скорости, а время синхронизации в обоих методах составляет 0,3 с. Поскольку время синхронизации является постоянным (на основе кривой смещения), степень удара может отражать характеристики управляемости.Он обозначает скорость изменения продольного ускорения транспортного средства и напрямую и количественно отражает мнение водителя об ударной нагрузке, как показано в следующем уравнении:




С другой стороны, другое моделирование, основанное на постоянной силе, действующей на сработала втулка синхронизатора. Результаты показаны на рисунке 19. Время синхронизации предлагаемого метода и обычного метода составляет 0,354 с и 0,544 с, соответственно.А максимальная степень удара составляет 4,08 м / с 3 и 20,7 м / с 3 соответственно.


Два результата моделирования могут подтвердить, что фаза регулирования скорости значительно влияет на характеристики управляемости, а предлагаемый метод может ограничить степень воздействия и значительно ускорить процесс синхронизации.

4.3. Дорожное испытание

Транспортное средство с новой гибридной электрической системой показано на рисунке 20.


4.3.1. Тест на повышение передачи

Определения состояний сцепления и передач приведены в Таблице 2.

0 9114

Состояния сцепления Определения Состояния передач Определения
Сцепление выключено 1 На передаче 1
2 Сцепление проскальзывает 2 На передаче 2
3 Сцепление включено 0
3 В процессе смены

В качестве объекта исследования процесса переключения на более высокую передачу выбран однодвигательный режим на двухмоторный.Состояние сцепления и передачи показано на рисунке 21. Команды управления строго соответствуют выполнению процесса переключения. Кривые изменения скорости и крутящего момента двух двигателей показаны на рисунке 22. Двигатель игнорируется, так как он находится в состоянии покоя.



Можно получить, что после фактического выключения сцепления управляющая шестерня переключается на нейтральную передачу, и механизм переключения начинает двигаться в сторону нейтральной передачи. Затем начинается регулировка скорости двигателя на нейтральной передаче.Управляющий крутящий момент MG1 составляет 500 Нм, который сбрасывается до нуля после того, как фактическая скорость MG1 достигает 969 об / мин. Фактический крутящий момент MG1 уменьшается до нуля, когда скорость MG1 достигает 1182 об / мин. Скорость MG2 составляет 2952 об / мин, так как положение передачи просто переключается на нейтральную передачу. Командная скорость MG2 вначале равна 0 об / мин. Затем направление командной скорости MG2 изменяется с 0 на 1, когда его скорость ниже 200 об / мин. Скорость MG2 меняется на противоположную, когда направление скорости равно 1. Значение командной скорости MG2 рассчитывается по (24). Сначала она основана на пиковой скорости MG1, и ее командная скорость изменяется, когда скорость MG1 начинает свободное падение.После завершения регулирования скорости MG1 и MG2 соотношение в (9) удовлетворяется. Затем момент двигателя сбрасывается и начинается механическая синхронизация. Механизм переключения передач начинает переходить на целевую передачу.

По результатам дорожных испытаний полный процесс смены стоит 1,08 с. Скорость MG1 составляет 1170 об / мин, а скорость MG2 составляет -321 об / мин после завершения процесса регулирования скорости. Скорость муфты составляет 714 об / мин, а частота вращения выходного вала в это время составляет 690 об / мин. Разница скоростей составляет 24 об / мин, что соответствует требованиям (9).

Также регистрируется степень рывка во время смены. Результаты испытаний на Рисунке 22 показывают, что максимальная степень рывка составляет 8,42 м / с 3 , что меньше китайского стандарта. Таким образом, при переключении на более высокую передачу соблюдаются требования к комфорту.

4.3.2. Тест понижающей передачи

Процесс понижающей передачи в основном относится к регулированию скорости MG2. MG1 и двигатель работают на холостом ходу. Процесс регулирования скорости MG2 показан на рисунке 23.


Направление скорости MG2 изменяется с заднего на прямое на нейтральной передаче.Целевая скорость регулируется согласно (31). Режим управления MG2 настраивается с управления скоростью на управление крутящим моментом после регулирования скорости. Затем MG2 начинает разгрузку, сбрасывая крутящий момент MG2 до нуля. Когда фактический крутящий момент достигает нуля, начинается механическая синхронизация.

Общее время переключения на пониженную передачу составляет 0,919 с. В конце регулирования скорости скорость MG2 составляет 2107 об / мин. составляет 469 об / мин по расчету (2). Фактическая частота вращения выходного вала составляет 457 об / мин, что на 12 об / мин меньше. В результате регулирование скорости действует и условие (9) может быть выполнено.Кроме того, степень рывков при переключении на пониженную передачу также соответствует стандарту плавности.

В других литературных источниках представлено множество методов, касающихся процесса переключения передач с различными структурами, таких как комбинированный метод переключения передач с помощью управления скоростью двигателя с обратной связью [5], стратегия управления без расцепляющей муфты [16] и комбинированный алгоритм управления на основе по прямому, прямому и ПИД-регулированию [7]. Результаты приведены в таблице 3. По сравнению с другими подходами и структурами структурные изменения новой гибридной системы во время переключения передач более сложны, но время рывков и отключения питания меньше, чем у других, что может подтвердить, что предложенное динамическое переключение скоординировано. Система управления может подавлять рывки и вибрацию автомобиля в короткие промежутки времени между сменами.

с двойным управлением скоростью вращения двигателя

Методы Трансмиссия Время переключения (с) Макс. Рывок (м / с 3 )

09 Скоординированное управление

09 AMT и планетарный редуктор

Повышенная передача 1.08 Повышенная передача 8,42 м / с 3
Пониженная передача 0,92 Понижающая передача 11,96 м / с 3
Повышение передачи 1.24 Повышенная передача 13,2 рад / с 3
Понижающая передача 0,72–0,83 Пониженная передача 82,5 рад / с 3
Без выключающей муфты Обычный AMT 504 м / с 3
Комбинированный алгоритм Обычный AMT Повышение 1,20
Понижающая передача 1,10

Заключение

Новый тип гибридной электрической системы используется для проведения экспериментов по управлению переключением и проверки достоверности предложенного динамического скоординированного управления переключением.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.