Назначение и устройство коробки передач: Устройство и принцип работы коробки передач

Устройство и принцип работы коробки передач

Коробка передач, или по-другому трансмиссия, передает силу вращения — так называемый вращательный момент — от двигателя автомобиля на колеса. При этом в зависимости от условий движения автомобиля она может передавать вращательный момент полностью либо частично.

Машина, идущая в гору, должна пользоваться более низкой передачей по сравнению с машиной, мчащейся по ровному скоростному шоссе. При более низкой передаче на колеса передается больший крутящий момент. А это требуется тогда, когда машина двигается медленно, потому что ей тяжело. Более высокие передачи подходят для более быстрого движения автомобиля.

Бывают коробки передач с ручным управлением, но бывают и автоматические. Чтобы сменить передачу в ручной трансмиссии, водитель вначале нажимает педаль сцепления (рисунок слева). При этом двигатель отсоединяется от коробки передач. Потом водитель переводит рычаг управления на другую передачу и отпускает педаль сцепления. Двигатель снова соединяется с коробкой передач и может вновь передавать свою энергию колесам. В автоматической коробке передач положение педали газа (акселератора) соотносится со скоростью движения автомобиля, и автоматически меняется передача, если это необходимо.

Ручное управление передачей

Приводимые рядом диаграммы показывают, как с помощью рычага управления можно перейти с одной передачи на другую. В зависимости от установленной передачи разные доли крутящего момента, проходя через коробку передач (красные линии со стрелками), попадают на колеса.Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Первая передача. Самая большая шестеренка ведущего вала соединяется со своей парой на ведомом валу. Машина движется медленно, но может преодолевать тяжелые участки пути.

Вторая передача. Вторая пара шестеренок работает вместе с механизмом сцепления. При этом скорость движения автомобиля обычно от 15 до 25 миль в час.

Третья передача. Работает третья пара шестеренок вместе с механизмом сцепления. Скорость автомобиля еще больше, а крутящий момент на колесах меньше.

Четвертая передача. Входной и выходной валы соединяются напрямую (прямая передача) — скорость движения автомобиля максимальная, а крутящий момент самый низкий.

Реверс.(5-я передача на картинке)

Работа акселератора

Число оборотов двигателя в минуту зависит от того, сколько топлива поступает из карбюратора в цилиндры. Движение топлива регулируется дроссельной заслонкой карбюратора, а работой заслонки управляют с помощью педали акселератора, которая находится на полу перед водителем.

Когда водитель нажимает ногой на педаль акселератора, дроссельная заслонка открывается и в двигатель поступает больше топлива. Если водитель отпускает педаль акселератора, заслонка прикрывается и количество поступающего топлива уменьшается. При этом уменьшаются и обороты двигателя и скорость автомобиля.

Автоматическая коробка передач

Когда применяется автоматическая трансмиссия, у водителя нет под ногой педали сцепления. Вместо нее преобразователь крутящего момента в паре с планетарной передачей (рисунок справа и снизу) автоматически отключают двигатель от ведущего вала, когда по условиям движения следует перейти на другую передачу.

А после того как передача сменилась, снова подключают ведущий вал. Стоит водителю поставить рычаг управления в рабочее положение, и механизм автоматической коробки передач сам выберет нужную передачу в соответствии с условиями движения автомобиля в данный момент.

назначение и типы коробок переключения передач в автомобиле

Также коробка передач позволяет ТС двигаться задним ходом. Еще одной особенностью является возможность отключить (отсоединить) трансмиссию от двигателя, что позволяет силовой установке работать на холостом ходу, не передавая крутящий момент на ведущие колеса.

Для чего нужна коробка передач в автомобиле: назначение КПП

Если же говорить о скоростях, которые развивает ТС,  эти скорости напрямую зависят от частоты вращения ведущих колес. Как правило, колеса при эксплуатации раскручиваются от 50 до 1500 об/мин (когда сцепление полностью включено, нет пробуксовки колес и т.д.).

Получается, моментная и мощностная характеристики двигателя взаимосвязаны. При этом как динамика разгона и максимальная скорость, так и тяговые показатели напрямую зависят от числа оборотов коленвала.

Если обороты низкие, мощность двигателя не высока, так как максимум мощности агрегат развивает в верхнем диапазоне оборотов (ближе к максимальным). Что касается крутящего момента, этот показатель не так сильно зависит от числа оборотов, как мощность.

Однако и максимальная тяга достигается только тогда, когда двигатель выходит на обороты максимального крутящего момента. Обычно это средний диапазон рабочих оборотов, причем как для бензиновых, так и многих дизельных ДВС.

При этом чтобы машина тронулась с места и  начала ускоряться, двигателю нужно подать на колеса большую мощность, которая достигается только на высоких оборотах.  Опять же, скорость автомобиля при старте низкая, то есть «крутить» двигатель до оборотов максимальной мощности нецелесообразно.

Получается, необходимо сделать так, чтобы добиться наиболее эффективного использования мощности мотора как при низких оборотах на малой скорости, так и на высоких оборотах с малой скоростью, а также на высоких скоростях с низкой или высокой частотой оборотов коленвала.

Именно для реализации такой задачи используется трансмиссия. В частности, за преобразование крутящего момента от ДВС на колеса отвечает КПП. Это становится возможным благодаря тому, что передаточное число переменное, благодаря чему удается эффективно использовать соотношения между скоростью вращения коленвала и ведущих колес автомобиля.

С учетом различных особенностей и характеристик того или иного ТС, для разных КПП выполняется отдельный подбор передаточных чисел, количество самих ступеней (передач) и т.д.

Какие бывают коробки переключения передач на автомобилях

• Наибольшее распространение получили механические коробки передач (МКПП), в которых использованы зубчатые передачи. В таких КПП переключение является ручным, то есть водитель самостоятельно выбирает, а также включает/выключает передачу. Еще «механика» может быть выполнена с использованием в конструкции планетарных рядов (планетарная передача), однако на современных авто такие решения не используются. 
• Гидромеханическиекоробки передач (АКПП) являются агрегатами, в которых механические передачи (планетарная передача) работают в паре с гидравлической передачей (ГДТ, гидротрансформатор, гидромуфта). При этом переключение передач происходит автоматически (коробка-автомат), то есть без участия водителя.

  Вариаторные коробки передач (CVT, вариатор) представляют собой бесступенчатую механическую фрикционную передачу. Данный тип КПП также является разновидностью автоматических трансмиссий.

• Сравнительно недавно МКПП стали автоматизированными. Речь идет о роботизированных коробках передач (РКПП, коробка-робот), которые фактически являются механической коробкой, однако выбор и переключение передачи происходит автоматически.

Еще добавим, что многие автоматические и роботизированные, а также вариаторные коробки зачастую имеют возможность ручного управления, то есть водитель может самостоятельно понижать или повышать передачу. Например, автоматическая коробка Tiptronic (Типтроник) или роботизированная DSG, а также вариаторы с возможностью ручного переключения передач.

Читайте также

Назначение и общее устройство коробки передач

Категория:

   Устройство эксплуатация камаз 4310

Публикация:

   Назначение и общее устройство коробки передач

Читать далее:

На автомобиле КамАЗ-4310 установлена коробка передач модели.

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента по величине и направлению, передачи крутящего момента от сцепления на карданный вал привода раздаточной коробки, длительного отключения работающего двигателя от трансмиссии и отбора мощности на дополнительное оборудование.

Коробка передач механическая, пятиступенчатая, трехходовая с синхронизаторами на 2 и 3, 4 и 5 передачах.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Привод управления механический, дистанционный.

Передаточные числа передач: первой — 7,82; второй — 4,03; третьей — 2,50; четвертой—1,53; прямой—1,0; заднего хода — 7,38.

Смазка (8,5 л) комбинированная (под давлением смазываются подшипники шестерен вторичного вала, разбрызгиванием — подшипники валов и зубья шестерен).

Применяемое масло: ТСп-15к (до -30°С), ТМ5-12РК (до — 50 °С), заменитель — смесь масла ТСп-15к с 10…15% топлива А, 3 (до — 45 °С).

Коробка передач прикреплена к картеру сцепления восемью шпильками, по четыре с каждой стороны. Верхние шпильки ввернуты в картер сцепления, нижние — в картер коробки передач.

Она состоит из следующих основных узлов: картера, верхней крышки с механизмом переключения передач, первичного вала в сборе, вторичного вала в сборе, промежуточного вала в сборе, блока шестерен заднего хода.

Управление коробкой передач осуществляется с помощью дистанционного привода.

Рекламные предложения:

Категория: — Устройство эксплуатация камаз 4310

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Принцип работы механической коробки передач трактора

Принцип работы механической коробки передач трактора основан на введении в зацепление различных шестерен, имеющихся в коробке передач, что ведет за собой изменение скорости движения и тягового усилия.

При введении в зацепление двух шестерен с разными диаметрами и числами зубьев ведомая (большая) шестерня будет вращаться медленней ведущей шестерни во столько раз, во сколько число ее зубьев (или диаметр) больше числа зубьев (или диаметра) малой шестерни. При этом крутящий момент на валу ведомой шестерни по сравнению с ведущей (если не учитывать потери на трение в зацеплении шестерен и в подшипниках) во столько же раз увеличится.

Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей называют передаточным числом пары. Например, если ведомая шестерня имеет 20 зубьев, а ведущая 10, передаточное число равно 2.

Принцип работы механической коробки передач: а — однопарное зацепление; б — двухпарное зацепление; в — получение заднего хода; 1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — промежуточная шестерня заднего хода

Чем больше передаточное число пары, тем значительней изменяются число оборотов ведомой шестерни и крутящий момент на ее валу.

Если в зацеплении находятся две пары шестерен или больше, то общее передаточное число их будет равно произведению передаточных чисел отдельных пар. Например, если ведущая и ведомая шестерни первой пары имеют соответственно 10 и 20 зубьев, а вторая пара шестерен имеет число зубьев 10 и 30, то общее передаточное число данной передачи (редуктора) будет равно 2×3=6. Передача усилия через несколько пар сцепляемых шестерен позволяет при сравнительно небольших их размерах и малых расстояниях между валами получать большие
передаточные числа.

На изменении передаточных чисел силовой передачи трактора путем введения в зацепление в коробке передач сменных шестерен с различными числами зубьев (включения различных передач) и основан принцип работы коробки передач трактора, а следовательно, и изменение тяговых усилий и скоростей движения трактора.

При разъединении ведомой и ведущей шестерен в коробке передач вращение от двигателя к ведущим колесам трактора не передается. В этом случае двигатель будет работать на холостом ходу при неподвижно стоящем тракторе.

Принцип работы коробки передач трактора для получения заднего хода заключается в введении в зацепление между ведущей и ведомой шестернями промежуточную шестерню. При передаче усилия в коробке передач без включения промежуточной шестерни ведомый вал вращается в направлении, обеспечивающем передний ход трактора. При включении одинарной или двойной промежуточной шестерни ведомый вал с шестерней начнет вращаться в обратную сторону, и трактор будет двигаться назад.

Как работает АКПП | Устройство автоматической коробки передач

Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

Автоматическая коробка переключения передач — это важный конструктивный элемент трансмиссии транспортного средства, служащая для изменения крутящего момента, направления, а также скорости движения т.с. и для длительного разъединения двигателя от трансмиссии. Различают бесступенчатые (Вариатор), ступенчатые (Гидроавтомат) и комбинированные коробки передач (Роботизированные коробки типа «DSG»).

Не секрет, что трансмиссия оказывает основное влияние на динамику автомобиля. Производители постоянно испытывают и внедряют новейшие технологии в наши автомобили. Тем не менее большинство автомобилистов предпочитают эксплуатировать автомобили с механической коробкой передач, так как считают, что головной боли последняя приносит гораздо меньше. Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

Что лучше МКПП или АКПП

Как правило, наш отечественный автолюбитель к автоматическим коробкам передач относится с определенными  предубеждениями. Видимо причиной тому наше хроническое нежелание перекладывать на чужие плечи свою проблему и  попытка самостоятельного ее устранения. К примеру, американцы, а ведь именно они придумали АКПП, этим не страдают. В Америке весьма не популярны механические коробки переключения передач и только 5% американских автолюбителей из ста пользуются механикой. Популярность АКПП и в Европе растет из года в год огромными темпами. Конечно же поклонники автомата есть и среди наших соотечественников, вот только правильно эксплуатировать их получается далеко не у всех. По утверждению автомехаников, именно несвоевременное тех. обслуживание и неправильная эксплуатация, зачастую служит первопричиной всех неисправностей автоматической коробки передач.

---

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач — мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная — это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же «бублик») и планетарные передачи.

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь гидротрансформатор состоит из пары лопастных машин — центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Турбина с насосом максимально сближены, а их колеса имеют форму, которая обеспечивает непрерывный круг циркуляции рабочих жидкостей. Именно благодаря этому у гидротрансформатора минимальны габаритные размеры и минимальны потери энергии при перетекании жидкостей от насоса к турбине. Коленвал двигателя связан с насосным колесом, а вал коробки передач с турбиной. В виду этого в гидротрансформаторе нет жесткой связи между ведомыми и ведущими элементами, потоки рабочих жидкостей осуществляют передачу энергии от двигателя к трансмиссии, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Как работает АКПП видео:

Гидромуфта и гидротрансформатор

Собственно говоря, гидромуфта работает по такой же схеме, не трансформируя его величину она передает крутящий момент. Реактор введен в конструкцию гидротрансформатора для того чтобы изменять момент. В принципе это такое же колесо с лопатками только жестко посаженное на корпус и до определенного времени не вращающееся. На пути по которому возвращается масло из турбины в насос расположен реактор. Особый профиль имеют лопатки реактора, сужаются постепенно межлопаточные каналы. Благодаря этому скорость рабочих жидкостей текущих по каналам направляющего аппарата, понемногу увеличивается, а выбрасываемая в сторону вращения насосного колеса из реактора жидкость подгоняет и подталкивает его. 

1. Гидротрансформатор — сходен со сцеплением в мех.коробке, но управления непосредственно водителем не требует.
2. Планетарный ряд — сходен с блоком шестерен в мех.коробке и изменяет придаточное отношение в автомате при переключении передач.
3. Тормозная лента, задний фрикцион, передний фрикцион — они служат для непосредственного переключения передач.
4. Устройство управления — это целый узел состоящий из шестеренчатого насоса, клапанной коробки и маслосборника. Клапанная плита (гидроблок) — это система каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, выполняющими функции контроля и управления, также преобразует нагрузку двигателя, степень нажатия на акселератор и скорость движения в гидравлические сигналы. На основании таких сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически меняются передаточные числа.  

Гидротрансформатор                                                                                 Планетарный ряд

Тормозная лента                                                                                          Пакеты фрикционов

Гидротрансформатор (torque converter ) — предназначен для того чтобы передавать крутящий момент от двигателя к компонентам АКПП. Установлен он в кожухе расположенном между коробкой и двигателем выполняя функции сцепления. Наполненный рабочей жидкостью в процессе работы он несет высокие нагрузки вращаясь с довольно большой скоростью. Он, поглощая и сглаживая вибрации двигателя и передавая крутящий момент, приводит в действие  насос для масла, который находится в коробке передач.

Масляный насос в свою очередь трансмиссионной жидкостью наполняет гидротрансформатор создавая тем самым нужное давление в системе контроля и управления. Поэтому мнение о том, что машину с автоматом можно принудительно завести без стартера разогнав ее до большой скорости, является ошибочным. Энергию шестеренчатый насос получает только от двигателя, при неработающем двигателе давление в системе контроля и управления отсутствует вне зависимости от того в каком положении находится ручка рычага переключения скоростей. Поэтому вращение карданного вала принудительно не заставит коробку заработать, а двигатель — завестись. 

Планетарный ряд — в отличие от «механики», где сцепляющиеся между собой шестеренки и параллельные валы, в «автоматах» в основном используются передачи планетарные.
 

Составные части фрикциона — давлением масла в движение приводится поршень (piston). Поршень двигаясь под давлением масла, посредством конического диска ( dished plate) прижимает очень плотно ведомые к ведущим дискам пакета, от чего они вращаются единым целым и осуществляют передачу крутящего момента от барабана к втулке. Несколько планетарных механизмов, обеспечивающие необходимые передаточные отношения, расположены в корпусе коробки передач.

Передачу же крутящего момента от двигателя через механизмы планетарные непосредственно к колесам осуществляется при помощи фрикционных дисков, дифференциала и прочих сервисных устройств. Посредством трансмиссионной жидкости через систему контроля и управления происходит управление всеми перечисленными устройствами.

Тормозная лента — устройство посредством которого  осуществляется блокировка элементов планетарного ряда.

Гидроблок — сложнейший механизм в автоматической коробке. Как мы уже писали выше, это мозги трансмиссии. Наиболее дорогстоящая по ремонту деталь.

Устройство АКПП Видео

Постоянное повышение качества эксплуатации современного транспортного средства неизбежно привело к заметному конструкционному усложнению. Благоприятным образом на двигателе, скоростных качествах и ходовой части  отразилось оборудование автомобиля коробкой-автоматом, что к тому же позволило частично облегчить нагрузку водителя в движении. Благодаря простоте в эксплуатации и надежности, использование данного изобретения обрело широкое применение.

В наше с вами время АКПП широко применяются как в легковых и полноприводных авто, так и на грузовиках. Водителю на автомобиле с механической коробкой переключения передач для того чтобы двигаться с нужной скоростью нужно довольно часто «дергать» рычаг переключения передач также он должен самостоятельно следить за скоростью и нагрузкой.Использование коробки-автомата отменяет эти необходимости.

На лицо явные преимущества автомата перед механикой, такие как:

1. Комфортность управления автомобилем повышается ;
2. Плавно производятся автоматические переключения скоростей ;
3. Ходовая часть и двигатель защищает от перегрузок;
4. Возможно как автоматическое, так и ручное переключение передач.

Применяемые на сегодня АКПП условно делятся на два типа. Различаются эти типы в основном системами контроля и управления за использованием трансмиссии.

1. У первого типа АКПП управление и контроль выполняется определенным гидравлическим устройством.
2. Эту же функцию в АКПП второго типа выполняет электронное устройство. Роботизированные коробки.

Приведем вполне конкретные примеры:

Предположим, машина, двигается по равнинному отрезку дороги, участок с крутым подъемом. Какое-то время мы не трогаем педаль акселератора и наблюдаем за реакцией гидротрансформатора при изменении условий движения. При увеличении нагрузки на ведущие колеса автомобиль теряет скорость. Как следствие частота вращения турбины падает. Это влияет на противодействие движению рабочих жидкостей внутри гидротрансформатора. От чего возрастает скорость циркуляции, это автоматически увеличивает крутящий момент на валу турбинного колеса до возникновения равновесия между ним и моментом сопротивления движению.

Точно так автомат работает при трогании с места. Только теперь самое время задействовать акселератор — после этого обороты коленвала увеличиваются и насосного колеса тоже, а машина и турбина были неподвижны, однако проскальзывание внутри гидротрансформатора не препятствовало холостой работе двигателя. В таком случае в максимальное количество раз трансформируется крутящий момент. Но по достижению необходимой скорости  преобразование крутящего момента становится не нужным. При помощи автоматически действующей блокировки гидротрансформатор превращается в звено, которое жестко связывает ведомый и ведущий валы. При такой блокировке внутренние потери исключаются,  значение передачи КПД увеличивается, при этом режиме движения расход топлива уменьшается и повышается эффективность торможения двигателем при замедлении.

Реактор освобождается и вращается с турбинным и насосным колесами для снижения всех тех же потерь.

С какой же целью КПП присоединяют к гидротрансформатору, когда тот самостоятельно в зависимости от нагрузок на ведущие колеса может величину крутящего момента изменять?

Гидротрансформатор способен изменять крутящий момент с коэффициентом 2-3.5 не более. А для эффективной работы трансмиссии таких диапазонов изменения придаточных чисел явно недостаточно. Также иногда встает необходимость включать заднюю передачу или нейтральную. Коробки-автомат имея зубчатые зацепления все же многим отличаются от механических коробок, к примеру, передачи они переключают без разрывов потока мощности при помощи многодисковых фрикционных муфт приводимых гидравликой и ленточных тормозов. В зависимости от скорости машины и интенсивности нажатия на педаль акселератора автоматически выбирается нужная передача, она то и интенсивность разгона и определяет.

Определяет нужную передачу электронный и гидровлический блоки управления автоматической коробкой передач. Водитель же помимо нажатия на педаль газа может выбрать режимы спортивный или зимний (у таких режимов акпп индивидуальный алгоритм переключения передач), а также может выбрать режим который помогает передвигаться по участкам пути со сложным рельефом (в этом режиме автомат не сможет переключится выше определенной передачи).

В состав АКПП кроме планетарного механизма и гидротрансформатора также входит насос снабжающий гидроблок с гидротрансформатором рабочей жидкостью и смазывая коробку, а охлаждает рабочую жидкость, которая имеет свойство перегреваться, входящий в состав коробки-автомата радиатор охладления акпп.

Есть также несколько различий в устройстве и компоновке автоматических трансмиссий заднеприводных и переднеприводных автомобилей. У переднеприводных автомобилей АКПП более компактна и внутри корпуса имеет отделение главной передачи т. е. дифференциал. В остальном функции и принципы действия всех АКПП одинаковы. Для обеспечения движения и выполнения всех функций АКПП оснащена такими узлами, как: гидротрансформатор, узел управления и контроля, коробка передач и механизм выбора режима движения.

Заднеприводный автомобиль                                                           Переднеприводный автомобиль

Механическая коробка передач: устройство и принцип работы

Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.

Назначение МКПП

Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.

Современная МКПП

Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.

Принцип работы и устройство

Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.

Сцепление

Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.

Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.

Шестерни и валы

В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.

В трехвальных имеется три вала:

• первый – ведущий;
• второй – промежуточный;
• третий – ведомый.

Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.

Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.

Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.

Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.

От ведомого вала осуществляется передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса через карданный вал (на заднем приводе) или через редуктор и ШРУСы (на переднем приводе). Когда синхронизатор зацепляет напрямую ведущий и ведомый валы без участия шестеренок, то при этом коробка обеспечивает максимальный КПД. Для задней скорости установлена промежуточная «паразитная» шестерня, меняющая вращение на обратное.

В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.

Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.

Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.

Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.

Синхронизаторы

Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.

Синхронизатор МКПП

Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.

Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.

Работает синхронизатор таким способом. Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Работа синхронизаторов

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Процесс переключения передач

За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.

Плюсы:

• простое в конструкционном плане решение;
• обеспечение четкости переключения;
• более долговечная конструкция для эксплуатации.

Минусы:

• нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
• не используется на переднеприводных автомобилях.

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

• напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
• на рулевой колонке;
• в районе панели приборов.

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

Плюсы:

• комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
• вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
• обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.

Минусы:

• меньшая долговечность;
• со временем могут появляться люфты;
• требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
• четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.

Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.

Механизм переключения передач Лада Гранта

Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.

Преимущества и недостатки механических коробок передач

Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.

Достоинства:

• конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
• в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
• не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
• среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
• простота и инженерная отработанность конструкции;
• высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
• не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
• водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
• авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
• есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.

Недостатки:

• для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
• необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
• неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
• невысокий ресурс узла сцепления;
• у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Автомобильные коробки передач.

Автомобильные коробки передач

Ниже приведены примеры устройства и работы ступенчатых коробок передач некоторых марок отечественных автомобилей.

Трехвальные коробки передач

Основными преимуществами трехвальных коробок передач являются возможность получения большого передаточного числа передачи и наличие прямой передачи, при которой КПД коробки передач близко к 100%. Поэтому они применяются как на грузовых, так и на легковых автомобилях.

Коробка передач автомобиля ВАЗ-2105

На автомобилях модели ВАЗ-2105 стандартной комплектации устанавливается трехвальная четырехступенчатая коробка передач с непосредственным механическим приводом. Силовой агрегат (двигатель, сцепление и коробка передач) устанавливается вдоль оси автомобиля, крутящий момент от него передается на задние ведущие колеса посредством карданной передачи, главной передачи с межколесным дифференциалом и полуосей.

Коробка передач автомобиля ВАЗ-2105 (рис. 1) имеет литой алюминиевый картер 4 с нижней 30 и задней 19 крышками.
Полость коробки передач сообщается с атмосферой посредством сапуна 5, что исключает повышение давления в картере и связанную с этим утечку масла через уплотнения.
Коробка передач крепится к картеру сцепления, образуя вместе с ним и двигателем силовой агрегат. Механизм переключения передач расположен в задней крышке картера.

Первичный вал 36 выполнен заодно с консольно-расположенным зубчатым колесом 34, и установлен передним концом в расточке коленчатого вала двигателя, а задним концом на шариковом подшипнике 2 в передней стенке картера. Этот подшипник благодаря тарельчатой шайбе, установленной в проточке его наружной обоймы, обеспечивает осевую фиксацию первичного вала.
На передней части вала нарезаны шлицы, которыми он соединяется с ведомым валом сцепления. На заднем конце вала имеется зубчатый венец с прямыми зубьями, который может входить в зацепление с зубьями синхронизатора.

Промежуточный вал 31 представляет собой блок четырех зубчатых колес и опирается передним концом на двухрядный шариковый подшипник 33, а задним концом на роликовый подшипник 24.

Вторичный вал вращается на трех подшипниках. Передний подшипник 3 вторичного вала устанавливается в расточке консольной части первичного вала. Для его смазывания в зубчатом колесе первичного вала просверлены отверстия.
Средний подшипник 11 расположен в задней стенке картера, а задний подшипник 17 в задней крышке. Задний конец вала уплотняется манжетой 14 и закрыт грязеотражателем 18.

На обработанных шейках вала вращаются зубчатые колеса третьей и второй передач, а зубчатое колесо 10 первичной передачи вращается на стальной втулке. Каждое из зубчатых колес помимо основного косого зубчатого венца имеет прямозубые венцы, расположенные сбоку.
На двух поясах ведомого вала нарезаны по три глубоких паза, с помощью которых вал жестко соединяется с муфтами 6 и 26 синхронизаторов. В коробке передач применяются синхронизаторы с блокировочными кольцами, обеспечивающие безударное переключение передач. Промежуточное колесо 22 заднего хода вращается на неподвижной оси 23 на металлокерамической втулке.

Работает коробка передач следующим образом.
При работающем двигателе, включенном сцеплении и нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момент через зубчатые колеса 34 и 32 постоянного зацепления передается на промежуточный вал 31 и далее на все зубчатые колеса вторичного вала. Но ни одно из этих зубчатых колес не может передавать крутящий момент, поскольку они в данном случае не связаны жестко с вторичным валом.

При включении первой передачи через привод и механизм переключения передач перемещается муфта 26 синхронизатора и соединяет малый венец зубчатого колеса 10 со ступицей. При этом крутящий момент через зубчатое колесо 10, муфту 26 и ступицу передается на вторичный вал 9.

Когда включается вторая передача, муфта 26 соединяет зубчатый венец зубчатого колеса 8 со ступицей и крутящий момент на вторичный вал передается через зубчатое колесо 8, муфту 26 и ступицу. Включение третьей и четвертой передачи осуществляется перемещением муфты 6.

Крутящий момент на третьей передаче передается с промежуточного вала 31 на вторичный вал 9 через зубчатое колесо 7 третьей передачи вторичного вала, муфту синхронизатора 6 и ступицу, а на четвертой передаче непосредственно с зубчатого венца первичного вала 36 через муфту 6 на вторичный вал 9. Эта передача является прямой.

Для включения заднего хода необходимо рычаг переключения передач передвинуть вправо, затем утопить и переместить назад. При этом переместится промежуточное зубчатое колесо 22 заднего хода и войдет в зацепление с ведущим 37 и ведомым 12 зубчатым колесом заднего хода.
Крутящий момент будет передаваться через все три зубчатых колеса.

***

Коробка передач автомобиля ГАЗ-66

Коробка передач многих бензиновых автомобилей марки «ГАЗ» (семейства ГАЗ-66, ГАЗ-53, ГАЗ-3307 и некоторых других) – четырехступенчатая, трехвальная, трехходовая, без синхронизаторов, четвертая передача прямая. На более поздних моделях устанавливались коробки передач с блокирующим синхронизатором включения III и IV передач.

Коробка состоит из чугунного картера 12 (рис. 2), крышки с механизмом переключения передач, первичного 1, вторичного 7 и промежуточного 14 валов, зубчатых колес 6, 5, 4 первой, второй и третьей передач соответственно, муфты 15 включения третьей и четвертой передач и блока зубчатых колес заднего хода.
Валы установлены на шариковых и роликовых подшипниках.

Передний конец вторичного вала входит в выточку первичного вала. Зубчатое колесо 6 первой передачи и заднего хода прямозубое, установлено на шлицах вторичного вала. А зубчатые колеса 4 и 5 косозубые, установлены свободно и вращаются на бронзовых втулках.
Все зубчатые колеса промежуточного вала 14 изготовлены заодно с валом и представляют собой блок шестерен.

Для упрощения конструкции в коробке передач не применяются синхронизаторы, а включение третьей и четвертой передач осуществляется муфтой 15 быстрого включения. С этой целью она перемещается соответственно назад или вперед по ходу автомобиля с помощью механизма переключения передач.

В первом случае зубчатое колесо 4 третьей передачи вторичного вала блокируется с валом 7, и крутящий момент передается от зубчатого колеса 11 промежуточного вала на зубчатое колесо 4 и далее на вторичный вал 7.

Во втором случае валы 1 и 7 блокируются, и включается прямая передача.

Для включения второй передачи блокируют зубчатое колесо 5 с валом 7 через зубчатое колесо 6 первой передачи, перемещая его вперед.
Для включения первой передачи зубчатое колесо 6 перемещают назад до зацепления с зубчатым колесом 8 первой передачи промежуточного вала.

Для движения задним ходом в зацепление с зубчатыми колесами 6 и 8 вводят блок 9 зубчатых колес заднего хода.

***

Коробка передач автомобиля ЗИЛ-433360

Автомобили ЗИЛ-433360 и некоторые другие модели автомобилей марки «ЗИЛ» с бензиновым двигателем оборудованы трехвальной трехходовой пятиступенчатой коробкой передач с двумя синхронизаторами для включения всех передач переднего хода, кроме первой.

Детали коробки передач (рис. 3) смонтированы в чугунном литом картере, закрытом крышкой. На правом люке устанавливается (при необходимости) коробка отбора мощности или лебедка, левый люк закрыт крышкой.

В правой стенке картера имеется резьбовая пробка отверстия для заправки коробки маслом и для проверки уровня масла.
В левой стенке картера снизу имеется сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой, оснащенной магнитным улавливателем металлических продуктов износа, содержащихся в масле.
Механизм переключения передач размещен в крышке коробки передач, переключение осуществляется рычагом прямого управления коробкой.

Принципиальное устройство коробки передач автомобилей семейства «ЗИЛ» аналогично рассмотренной выше коробке передач автомобилей «ГАЗ», имеются лишь конструктивные отличия.

***

Двухвальные коробки передач

Основными достоинствами двухвальных коробок передач являются простота конструкции, небольшие масса и габаритные размеры, высокий КПД. К основным недостаткам относятся невозможность получения больших значений передаточных чисел.

Двухвальная схема позволяет использовать такие коробки передач на легковых автомобилях с передними ведущими колесами.

Коробка передач автомобилей ВАЗ-2108, -2109

Особенностью коробки передач переднееприводного легкового автомобиля ВАЗ-2108 является отсутствие прямой передачи, так как в ней нет соосных валов, а главная передача и коробка размещены в одном картере.

Коробка передач автомобиля ВАЗ-2108 двухвальная четырехступенчатая, без прямой передачи. Картер 1 коробки передач (рис. 4) выполняется из алюминиевого сплава и закрывается крышками. В задней крышке 14 имеется сапун для соединения полости картера с атмосферой. Это предотвращает повышение давления внутри картера во время работы передач, что может вызвать утечку смазочного материала через уплотнения в корпусе коробки.
В передней крышке, являющейся также картером 22 сцепления, расположены главная передача и дифференциал.

Первичный вал 18 выполнен в виде блока косозубых зубчатых колес и установлен на двух подшипниках 15 и 19 в стенках картера. В постоянном зацеплении с зубчатыми колесами первичного вала находятся ведомые зубчатые колеса 5, 7, 9, 11 вторичного вала, вращающиеся на игольчатых подшипниках 12.

Вторичный вал 26 выполнен заодно целое с ведущим зубчатым колесом главной передачи и установлен на переднем шариковом 13 и заднем роликовом 25 подшипниках.
На шлицах вторичного вала установлены два синхронизатора с блокировочными зубчатыми кольцами. Ведущее зубчатое колесо главной передачи вторичного вала находится в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 27 главной передачи.

Синхронизаторы обеспечивают безударное включение всех передач прямого (переднего) хода. Муфта 6 синхронизатора первой и второй передач является одновременно зубчатым колесом заднего хода.
Для включения заднего хода в зацепление с муфтой 6 и прямозубым зубчатым колесом заднего хода первичного вала вводится промежуточное зубчатое колесо.

На автомобилях ВАЗ-2109 устанавливается модифицированная двухвальная коробка передач, в которой предусмотрена пятая передача. Первичный и вторичный валы выполнены более длинными, при этом их задние концы выходят за пределы картера.
На концах валов устанавливается дополнительная пара зубчатых колес и третий синхронизатор с блокирующими зубчатыми кольцами.
Установка дополнительных зубчатых колес потребовала усиления подшипников, поэтому здесь применяются двухрядные шариковые подшипники. Картер закрывается увеличенной в размерах крышкой.

При такой конструкции усложняется смазывание дополнительных зубчатых колес пятой передачи, что снижает ее надежность. Поэтому предпочтительнее коробки, изначально разработанные как пятиступенчатые, а не модифицированные.
В настоящее время существуют сконструированные аналогично шестиступенчатые коробки передач.

***

Техническое обслуживание коробок передач

При ТО-2 в коробках передач проверяют и доливают до установленного уровня масло.
Устраняют подтекания масла, которые могут быть через сальники и прокладки. При наличии подтеков масла следует проверить сапун — его засорение может быть причиной утечки масла через уплотнения.
Проверяют и при необходимости регулируют механизм включения передач.

Замену масла производят в соответствии с нормативами.
Трансмиссионные масла, применяемые для коробок передач (по ГОСТ 23652-79):
ТСп-15К, ТАП-15В, ТАД-17И, ТСп-10 (в холодное время года).
В соответствии с инструкцией по эксплуатации заменяют масло в корпусах коробки передач и раздаточной коробки.

***

Устройство и работа механизма переключения передач

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

— обзор | Темы ScienceDirect

11.3.3 Редукторы

Редукторы или также обычно называемые редукторами или закрытыми редукторами скорости используются во многих электромеханических приводных системах, как показано на фотографиях на рис. 11.14. Коробки передач, по сути, представляют собой несколько открытых зубчатых передач, содержащихся в корпусе. Корпус поддерживает подшипники и валы, удерживает смазку и защищает компоненты от воздействия окружающей среды. На рис. 11.14b показаны червячные редукторы с роликовыми затворами Lock и Dam 4, а также прилегающие к ним шестеренчатые ведущие шестерни.Десикантный сапун также показан в верхней части коробки передач.

Рис. 11.14. Цилиндрический редуктор для привода косых ворот (a) и червячный редуктор для привода роликовых ворот (b) (USACE).

Редукторы доступны в широком диапазоне грузоподъемности и передаточных чисел. Коробка передач предназначена для увеличения или уменьшения скорости. В результате выходной крутящий момент будет обратной функцией скорости. Если закрытый привод является редуктором скорости (выходная скорость меньше входной скорости), выходной крутящий момент будет увеличиваться; если привод увеличивает скорость, выходной крутящий момент уменьшается.Для подавляющего большинства приводов ворот скорость снижается и, следовательно, увеличивается крутящий момент. Таким образом, редукторы обычно называют редукторами для приводов ворот. К факторам выбора зубчатого привода относятся: ориентация вала, передаточное отношение, тип конструкции, характер нагрузки, номинальная мощность редуктора, окружающая среда, монтажное положение, диапазон рабочих температур и смазка. Цилиндрические редукторы и червячные редукторы являются одними из наиболее распространенных типов для электромеханических приводов (рис. 11.14).

Коробка передач, изображенная на рис.11.14а — четырехступенчатый редуктор (четыре набора шестерен), прямой угловой и косозубый привод. Прямой угол означает, что в этом случае двигатель передает крутящий момент на редуктор горизонтально, а выходной вал редуктора расположен вертикально. Коробка передач используется в нескольких системах привода косых затворов USACE в Верхней Миссисипи, как показано на рис. 5.48b. Коробка передач имеет общий редуктор 406: 1. Коробка передач в сочетании с ведущей шестерней и секторной шестерней, описанной в разделе 11.3.2, обеспечивает общее понижение (путем умножения каждого понижения) для системы привода угловой заслонки следующим образом:

•

Редуктор открытой шестерни = 6.85: 1

•

Редуктор коробки передач = 406: 1

(11,6) TotalDriveReduction = 6,85 × 406 = 2781: 1

Эта система дополнительно обсуждается и анализируется в Разделе 5.4.2. Такая конструкция обеспечивает необходимое усилие для перемещения углового затвора во всем диапазоне его хода с ожидаемым коэффициентом безопасности 5 против нормальной нагрузки. Понижение высокого привода 2781: 1, по-видимому, не является чем-то необычным. Напомним из Раздела 3.11, что шестерни голландских ворот с козырьком на Рейне обеспечивают общее снижение привода 50 300: 1.Зубчатая муфта соединяет выходной вал с валом ведущей шестерни и передает крутящий момент. Редукторы увеличивают крутящий момент приводной системы. Это видно из сравнения размеров входного и выходного валов. Входной вал в этом случае составляет 57 мм, а выходной вал — 222 мм. Были проблемы со центровкой и связанные с ними отказы зубчатой ​​муфты, которые обсуждаются далее в Разделе 11.3.14. Это пример проблем, возникающих при неправильном первоначальном выравнивании и установке электромеханических приводов.Коробка передач имеет общий КПД 94% и использует насос с приводом от вала для циркуляции масла. Масляный насос запускается первым до включения коробки передач, чтобы обеспечить адекватную смазку шестерен. Это типично для многих редукторов, используемых для электромеханических приводов. Смазка разбрызгиванием также является обычным явлением. Обратите внимание, что на рис. 11.14a концевой выключатель кулачка приводится в движение с верхней части коробки передач. Этот концевой выключатель обеспечивает управление положением для системы привода и более подробно обсуждается в разделе 11.3.17.

Редукторы в проектах с гидравлическими затворами сталкиваются с некоторыми уникальными проблемами, обусловленными множеством факторов.Сюда входят экстремальные экологические условия, в том числе высокие и низкие температуры, нечастое использование, а также коррозия и разрушение смазочных материалов, вызванная водой. На навигационных шлюзах коробки передач могут быть погружены в воду во время паводков. На фотографии на рис. 11.15 показан Шлюз 20 на реке Миссисипи, затопленный во время наводнения, включая приводные механизмы и все приводные редукторы. В условиях затопления также может попасть значительный мусор, который может повредить приводное оборудование.

Рис. 11.15. Заблокируйте кран водопропускной трубы 20 и оборудование угловой заслонки, затопленное во время наводнения (USACE).

Использование редукторов — надежный и проверенный метод передачи энергии в приводах ворот. Устойчивость к коррозии, долговечность смазочного материала и подходящие смазочные свойства в широком диапазоне температур имеют первостепенное значение. В США редукторы производятся в соответствии с применимыми стандартами Американской ассоциации производителей шестерен (AGMA). Применимые стандарты включают AGMA 2001, AGMA 2003, AGMA 6013, AGMA 6113 и AGMA 9005, Refs. [17,18,20–22]. Подавляющее большинство приводов ворот используют снижение скорости.Это означает высокоскоростной вход и низкоскоростной выход, а также низкий входной крутящий момент и высокий выходной крутящий момент. Скорость и крутящий момент обратно пропорциональны друг другу. Редукторы следует выбирать на основе опубликованных изготовителями номинальных значений, включая эксплуатационные факторы, для требуемых условий эксплуатации. Редукторы электромеханических приводов почти всегда изготавливаются по индивидуальному заказу с учетом требуемых приводных нагрузок и требуемой ориентации привода. Валы нестандартного диаметра и длины доступны у большинства основных производителей редукторов.Коробки передач должны быть оснащены подшипниками качения, а любые радиальные нагрузки на валы коробки передач должны быть минимизированы или устранены, если доступное пространство не сильно ограничено. Вот некоторые типичные требуемые конструктивные факторы для редукторов:

•

КПД

•

Коэффициент обслуживания

•

Рейтинг долговечности

•

Рейтинг прочности

•

Фактор ресурса

•

Фактор надежности

•

Фактор применения

•

Входная скорость и крутящий момент

•

Выходная скорость и крутящий момент

•

Диаметры входного и выходного валов

Для коробок передач стандарт AASHTO [2] снова является одним из конструктивных соображений.AASHTO требует, чтобы редукторы определялись на основе крутящего момента в предельном состоянии при эксплуатационном коэффициенте AGMA 1,0 и выдерживали крутящий момент в предельном состоянии перегрузки, не превышая 75% предела текучести любого компонента. Подшипники закрытого редуктора должны быть роликового типа и иметь срок службы L-10 40 000 часов. Требования к качеству передач — AGMA Class 9 или выше, а люфт в соответствии со стандартами AGMA. Требования USACE [1] аналогичны и указывают на срок службы L-10 75 000 часов для подшипников с коэффициентом службы 1.0.

Хотя коэффициент обслуживания 1,0 часто используется и отмечается в различных руководствах по проектированию, его следует корректировать в зависимости от фактических условий эксплуатации. Фактор обслуживания объединяет такие переменные, как внешняя нагрузка, требуемая надежность и общий срок службы редуктора. Опубликованные коэффициенты обслуживания также часто являются минимумом, рекомендуемым для конкретного приложения. Для приложений, связанных с тяжелыми или ударными нагрузками, может потребоваться более высокий коэффициент обслуживания.

Смазка имеет решающее значение для правильного функционирования коробки передач, и эта тема более подробно обсуждается в Разделе 11.6.8. Смазка используется в коробках передач для контроля трения и износа между зубьями шестерен, а также для рассеивания тепла. Все редукторы выделяют тепло за счет трения, и чем менее эффективен редуктор, тем больше тепла выделяется. Если температура окружающей среды опускается ниже нормальных показателей смазочного материала (температуры потери текучести), в кожухе редуктора может быть установлен нагреватель с термостатическим управлением. Однако эти нагреватели должны иметь наименьшую возможную мощность, чтобы масло не перегревалось и не «готовилось».Синтетические смазочные материалы часто являются приемлемой альтернативой маслам, поскольку они могут обеспечить лучшие характеристики при низких и высоких температурах. Отдельная система подачи смазочного масла, которая распыляет все шестерни и смазанные подшипники перед запуском и во время работы, часто используется для редукторов, которые работают нечасто, запускаются в условиях нагрузки или будут помещены на длительное хранение. Скопление воды и конденсация внутри коробок передач представляют собой серьезную проблему для коробок передач во многих приложениях привода затворов, включая большинство коробок передач в США.Это просто потому, что эти коробки передач часто находятся на улице и подвергаются воздействию погодных условий. Наводнение — еще одна серьезная проблема на многих сайтах блокировки. Отверстия для отвода воды, осушающие сапуны и водоразделительная фильтрация — это некоторые из различных методов, которые можно использовать для уменьшения проникновения воды. Сапун — это заглушка с отверстием, установленная в корпусе редуктора для обеспечения потока воздуха и сброса внутреннего давления, как показано на верхней части редуктора на рис. 11.14b. Соединительные порты для переносной фильтрации на коробке передач также помогают при обычной фильтрации масла и удалении влаги.Это обычно делается на многих сайтах блокировки USACE. Постоянно установленная система фильтрации петлей почек также успешно использовалась USACE. Эта система обеспечивает непрерывную фильтрацию трансмиссионного масла.

Еще одно соображение — это сама температура масла. Когда масло в коробке передач нагревается и охлаждается, оно расширяется и сжимается, позволяя влажному внешнему воздуху попадать в коробку передач через сапун. Чтобы ограничить проникновение влаги, необходимо использовать одноразовый влагопоглотитель подходящего размера.Десикантный сапун должен быть спроектирован и установлен правильно, а также должен быть заменен, когда адсорбент насыщен. Сапун, показанный на рис. 11.14b, представляет собой влагопоглотитель. Воздействие на коробку передач на открытом воздухе влажности и солнечного света также приведет к попаданию воды в масло редуктора. Изготовленные защитные покрытия или крыши иногда используются, чтобы ограничить прямое воздействие солнечного света и элементов. Существуют также системы, в которых вместо осушающего сапуна используется закрытый баллон. Когда воздух в коробке передач расширяется и сжимается, мочевой пузырь также расширяется и сжимается.По сути, это замкнутая система, изолированная от атмосферы.

Как и открытые зубчатые колеса, косозубые зубчатые колеса работают с меньшим шумом и вибрацией, чем цилиндрические зубчатые колеса, и являются одними из наиболее распространенных типов зубчатых колес, используемых в редукторах для электромеханических приводов. В любой момент нагрузка на косозубые шестерни распределяется на несколько зубцов, что снижает трение и износ. Цилиндрические редукторы имеют один из самых высоких КПД до 98% в некоторых случаях. Из-за их углового среза зацепление зубьев приводит к осевым нагрузкам вдоль вала шестерни.Это действие требует, чтобы упорные подшипники воспринимали осевую нагрузку и поддерживали соосность шестерен. Цилиндрические шестерни способны передавать высокий крутящий момент. Винтовые шестерни обычно работают с валами, параллельными друг другу. Два наиболее распространенных типа — это концентрический (входной и выходной валы расположены на одной линии) и параллельный вал (входной и выходной валы смещены). Одноступенчатые редукторы с косозубой шестерней обычно используются для передаточных чисел примерно до 8: 1. Там, где требуются более низкие скорости и более высокие передаточные числа (больший крутящий момент), возможны двойные, тройные и четверные передачи.Как отмечалось ранее, косозубая коробка передач, показанная на рис. 11.14a, дает четырехступенчатую передачу.

Червячные передачи используются, когда требуются большие редукторы в ограниченном пространстве и требуется очень высокая механическая мощность. Их можно адаптировать к приложениям, где требуется высокая ударная нагрузка. Червячный редуктор, показанный на рис. 11.14b, является оригинальным редуктором для механизма роликовых ворот на замке и плотине 4, также показанным на рис. 11.5, и был установлен в 1935 году. Входной редуктор составляет 685 об / мин, а выходной — 10 об / мин для 68 .5: 1 уменьшение. Все 94 привода роликовых ворот на шлюзах и плотинах реки Верхняя Миссисипи используют один и тот же базовый червячный редуктор с некоторыми небольшими отклонениями от объекта к объекту. При червячном приводе с одинарным редуктором червячная передача перемещается только на один зуб на каждые 360 градусов поворота червяка. Более высокие передаточные числа можно получить, используя двойные и трехкратные передаточные числа. Червячные передачи обычно имеют редукции от 20: 1 до 300: 1. Червячные редукторы также могут сильно нагреваться внутри редуктора и являются одними из наименее эффективных редукторов.Поэтому требуемая вязкость смазочного материала намного выше, чем для косозубого редуктора. Многие червячные передачи (не все) обладают тем свойством, которого нет у других зубчатых колес, так как они могут быть самоблокирующимися. Червяк может легко повернуть шестерню, но шестерня не может повернуть червяк. Эта функция самоблокировки обычно применима для червячных передач с углом упора менее 5 градусов. Это связано с тем, что угол на червяке настолько мал, что, когда шестерня пытается его вращать, трение между шестерней и червяком удерживает червяк на месте.Функция самоблокировки червячного редуктора никогда не должна использоваться для замены тормоза в системе привода.

Работа червячной передачи аналогична винтовой. Относительное движение между этими шестернями является скорее скользящим, чем качением, и требует более высокой вязкости смазки. Равномерное распределение давления на зубья этих шестерен позволяет использовать металлы с изначально низкими коэффициентами трения, такие как бронзовые колесные шестерни с червячными передачами из закаленной стали. Еще одно существенное отличие от косозубых шестерен заключается в том, что червячные передачи обычно изготавливаются из разнородных материалов, что снижает вероятность истирания и снижает трение.Присадки для противозадирных присадок в смазке обычно не требуются для червячных передач и могут фактически повредить бронзовую червячную передачу. Червячные передачи также имеют более низкую пусковую эффективность, поэтому для червячных передач требуются двигатели с высоким пусковым моментом. КПД червячных передач обычно составляет от 50% до 90% в зависимости от величины редукции.

Конические шестерни используются для передачи движения между валами с пересекающимися осевыми линиями. Существует четыре основных типа конических зубчатых колес, и все они создают как осевые, так и радиальные нагрузки в дополнение к касательным нагрузкам на опорные подшипники.Самая простая коническая передача — это прямая коническая передача. Угол пересечения обычно составляет 90 градусов, но может достигать 180 градусов. Когда сопряженные шестерни равны по размеру, а валы расположены под углом 90 градусов друг к другу, они называются угловыми шестернями. Зубья конических зубчатых колес можно также обрезать криволинейно для получения спирально-конических зубчатых колес, которые обеспечивают более плавную и тихую работу, чем конические зубчатые колеса с прямой резкой.

Помимо самих шестерен, внутри коробки передач есть много других компонентов.Следует также обратить внимание на подшипники, уплотнения и другое вспомогательное оборудование, такое как насосы и любые теплообменники. Смазка коробки передач имеет решающее значение для правильной работы всего этого оборудования. В большинстве закрытых редукторов используется одна смазка для шестерен, подшипников, уплотнений, насосов и т. Д. Поэтому выбор правильной смазки для системы зубчатого привода включает в себя удовлетворение потребностей в смазке не только шестерен, но и всех других связанных компонентов системы. Между корпусом редуктора и входным и выходным валами используются уплотнения для удержания масла и блокировки грязи и загрязнений.Уплотнения могут препятствовать проникновению воды в коробку передач, если она погружена во время затопления. Наиболее часто используемый тип, радиальное манжетное уплотнение, состоит из металлического корпуса, который входит в отверстие корпуса, и эластомерной уплотнительной кромки, которая прижимается к валу.

6 типов промышленных редукторов и их наиболее типичные применения

6 типов промышленных редукторов и их наиболее типичные применения

Промышленный редуктор — это закрытая система, которая передает механическую энергию на выходное устройство.Коробки передач могут изменять свою скорость, крутящий момент и другие атрибуты для преобразования энергии в пригодный для использования формат. Коробки передач используются в самых разных устройствах для самых разных целей. Эти машины могут снижать скорость вращения для увеличения крутящего момента и скорости. Следующее объяснит некоторые из различных типов промышленных редукторов и то, как они обычно используются.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор является потребителем малой мощности и имеет компактные размеры. Это оборудование используется в широком спектре промышленных применений, но, как правило, в тяжелых условиях эксплуатации.Цилиндрический редуктор популярен при строительстве пластмасс, цемента, резины и других тяжелых промышленных объектов. Он используется в дробилках, экструдерах, охладителях и конвейерах, которые относятся к маломощным приложениям.

Винтовой редуктор уникален тем, что он закреплен под углом, который во время движения позволяет большему количеству зубьев взаимодействовать в одном направлении. Это обеспечивает постоянный контакт в течение определенного периода времени. Цилиндрические редукторы экструдеров используются в тех случаях, когда необходимо увеличить жесткость на кручение и для работы с низким уровнем шума.Редукторы для экструзии используются в пластмассовой промышленности и в машинах, требующих высокой механической мощности.

Коаксиально-цилиндрический рядный

Коаксиально-цилиндрический редуктор идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации. Коаксиальные спиральные ряды отличаются своим качеством и эффективностью. Они производятся с высокими техническими характеристиками, что позволяет максимально увеличить передаточные отношения нагрузки и передачи.

Конический цилиндрический редуктор

Важнейшей особенностью этого типа редуктора является изогнутый набор зубцов, расположенных на конической поверхности рядом с ободом агрегата.Конический цилиндрический редуктор используется для обеспечения вращательного движения между непараллельными валами. Обычно они используются в карьерах, в горнодобывающей промышленности и на конвейерах.

Конический цилиндрический редуктор с косым углом

Конический цилиндрический редуктор с косым коническим зубчатым венцом отличается своей жесткой и монолитной конструкцией, что позволяет использовать его при высоких нагрузках и других областях применения. Эти промышленные редукторы обладают механическими преимуществами, если они установлены на правильный выходной вал двигателя. Их можно настраивать в зависимости от количества зубьев и шестерен.Поэтому обычно можно найти подходящий для себя.

Червячные редукторы

Червячные редукторы используются для работы в тяжелых условиях. Червячные редукторы используются, когда есть необходимость в повышенном снижении скорости между непересекающимися пересекающимися осевыми валами. В промышленных редукторах этого типа используется червячное колесо большого диаметра. Червяк или винт входит в зацепление с зубьями на периферии коробки передач. Вращающееся движение червяка заставляет колесо двигаться аналогичным образом из-за винтового движения.Большинство этих промышленных редукторов используются в тяжелой промышленности, такой как производство удобрений, химикатов и минералов.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор идеален благодаря своей прочности, точности и отличной функциональности, а также отличается высокой точностью. Этот тип редуктора увеличивает срок службы вашего оборудования и оптимизирует производительность. Планетарные редукторы бывают сплошного типа с полым корпусом или с различными вариантами монтажа, включая фланец, вал или опору.

Для получения дополнительной информации о промышленных редукторах

В Amarillo Gear Service мы работаем с нашими клиентами, чтобы их промышленные редукторы оставались работоспособными в течение предполагаемого срока службы. Мы гарантируем, что каждый объект, который мы модернизируем и ремонтируем, оставляет наши помещения в почти новом состоянии. Если мы обнаруживаем потенциальные причины поломки на этапе ремонта, мы немедленно уведомляем клиентов. В результате многие из наших промышленных редукторов работают лучше после возврата и менее подвержены повреждениям или дальнейшим проблемам.

Amarillo Gear Service — это подразделение Amarillo Gear Company, которое непрерывно работает с 1917 года. Если вам нужен недорогой и качественный ремонт или обновление коробки передач, обратитесь к специалистам Amarillo Gear Service в Амарилло, штат Техас. Вы можете позвонить нам по телефону (806) 622-1273 или связаться с нами по электронной почте, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах по ремонту коробок передач Amarillo Gear ™ и Marley ™. Мы будем рады рассказать вам больше о регионах, которые мы обслуживаем, и о качестве изготовления, которое мы можем предложить для ремонта или продления вашего привода.

Мотор-редукторы | Принцип работы | Ресурсы для инженеров

Что такое коробка передач?

Коробка передач использует механическое преимущество для увеличения выходного крутящего момента и снижения частоты вращения. Вал двигателя подается в коробку передач и через ряд внутренних зацеплений обеспечивает преобразование крутящего момента и скорости. Наши редукторы доступны в различных размерах и передаточных числах, чтобы удовлетворить широкий диапазон требований к крутящему моменту. Базовая конструкция представляет собой цилиндрический редуктор с зубчатыми колесами из металла, пластика и комбинации этих двух материалов.Особенностью является наличие свободного хода и фрикционов.

Основные сведения о коробке передач

Saia доступны в различных размерах для удовлетворения широкого диапазона требований к крутящему моменту. Доступны передаточные числа от 4 1/6 до 6.048.000. Базовая конструкция представляет собой цилиндрический редуктор с зубчатыми колесами из металла, пластика и комбинации этих двух материалов. Особенностью является наличие свободного хода и фрикционов.

Редукторы вращаются двигателем, поток энергии идет от входного вала к выходному.Это означает, что их нельзя приводить в движение выходным валом (например, вращая вручную).

Это может привести к повреждению некоторых внутренних компонентов!

Направление вращения

В зависимости от количества ступеней направление вращения может быть как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Направление вращения мотор-редукторов обычно определяется выходным валом редуктора (сторона привода, см. DIN EN60034-7, IEC 60050-411).

Передаточное отношение

Коробка передач характеризуется передаточным числом i или временем T.Передаточное число i — это отношение входной скорости ne и выходной скорости na. T — время на один оборот выходного вала.

Допустимая сила FA и FR на выходном валу

• Осевая нагрузка FA, тянущая или толкающая в осевом направлении вала
• Радиальная нагрузка FR, действующая сбоку на вал. Каталожное значение относится к расстоянию 1 см до подшипника
.

Коробка передач характеризуется передаточным числом i или временем T.Передаточное число i — это отношение входной скорости ne и выходной скорости na. T — время на один оборот выходного вала.

Допустимый крутящий момент

Срок службы коробки передач определяется нагрузкой на зубья шестерни и числом оборотов шестерен.

Максимально допустимый крутящий момент Mn определяется нагрузкой на конечную ступень редуктора и устойчивостью корпуса.

У некоторых коробок передач есть графики срока службы. Он показывает взаимосвязь между передаточным числом i и соответствующим крутящим моментом в течение фиксированного периода времени, e.грамм. 1000 или 10000 часов. Условным параметром является входная скорость (эквивалентная скорости двигателя), соответствующая общему количеству оборотов всех шестерен. Поэтому в каталоге мы показываем две кривые — для двигателя 250/300 об / мин и 500/600 об / мин.

Например: Максимальный выходной крутящий момент Mx1 допустим при соотношении ix1. При меньших передаточных числах макс. допустимый крутящий момент необходимо уменьшить, так как в противном случае первые ступени коробки передач будут перегружены.

В дополнение к кривой срока службы показан крутящий момент двигателя Mm, умноженный на передаточное число и уменьшенный на коэффициент полезного действия редуктора (что приводит к выходному крутящему моменту Mi).

Example1: Применение двигателя 1 в сочетании с редуктором с передаточным числом ix1 приводит к выходному крутящему моменту Mx1 в точке A. Редуктор может передавать этот крутящий момент, сохраняя свой срок службы.

Если выбрано соотношение i> ix1, фактический крутящий момент будет M> Mx1. Однако срок службы не может быть гарантирован, поскольку рабочая точка теперь находится выше кривой срока службы.

Пример 2: Двигатель 1 с передаточным числом ix2. Создаваемый крутящий момент равен Mx2. Это ниже кривой срока службы.Коробка передач может без проблем работать в течение длительного периода.

Пример 3: Двигатель 2 и передаточное число ix3 дают крутящий момент Mn. При использовании передаточного числа i> ix3 — коробка передач не может быть нагружена больше, чем Mn.

КПД

Количество ступеней в коробке передач определяет КПД. При высоких коэффициентах i этот коэффициент будет ниже 10%, как показано на графике ниже. (Для UGO / UGP, UGR см. Таблицу в главе)

Saia Motors Коробки передач Муфты

Коробки передач типов UGA, UGB и UGD могут оснащаться муфтами свободного хода или проскальзывающими муфтами.

Freewheels передают макс. крутящий момент M в заблокированном направлении, <1 cNm в обратном направлении. Муфты одностороннего проскальзывания ведут себя аналогичным образом, за исключением того, что момент скольжения имеет более высокое значение. Двусторонние скользящие муфты могут передавать только ограниченное значение крутящего момента в любом направлении, меньшее, чем крутящий момент скольжения.

Проскальзывающие муфты используются для: защиты коробки передач от перегрузок по крутящему моменту или для регулировки нагрузки путем поворота со стороны нагрузки (помните: прямое вращение выходного вала может привести к повреждению коробки передач).

Планетарные передачи: принципы работы

Планетарные передачи лежат в основе современной инженерии и используются в коробках передач, которые приводят в действие все, от базового оборудования завода до новейших электромобилей.Простая конфигурация центрального привода и вращающихся шестерен была разработана тысячи лет назад для моделирования движения планет. Сегодня инженеры используют планетарные передачи в приложениях, требующих высокой плотности крутящего момента, эффективности работы и долговечности. В этой статье мы исследуем принципы работы, как работают планетарные передачи и где их можно найти.

Что такое планетарный редуктор?

Простой планетарный ряд состоит из трех основных компонентов:

1.Солнечная шестерня, которая находится в центре (центральная шестерня).
2. Несколько планетарных шестерен.
3. Зубчатый венец (внешняя шестерня).

Три компонента составляют ступень планетарного редуктора. Для более высоких передаточных чисел мы можем предложить двойные или тройные ступени.

могут приводиться в действие электродвигателями, гидравлическими двигателями, бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания.

Нагрузка от солнечной шестерни распределяется на несколько планетарных шестерен, которые могут использоваться для привода наружного кольца, вала или шпинделя.Центральная солнечная шестерня принимает на себя высокоскоростной вход с низким крутящим моментом. Он приводит в движение несколько вращающихся внешних шестерен, что увеличивает крутящий момент.

Простая конструкция — это высокоэффективный и действенный способ передачи мощности от двигателя к выходу. Приблизительно 97% потребляемой энергии выдается на выходе.

Принципы работы

Компания Lancereal предлагает три различных типа планетарных редукторов: привод колес, выход вала и выход шпинделя.Вот что они собой представляют и как работают.

В планетарной коробке передач с полным приводом солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые прикреплены к водилу. Когда солнечная шестерня приводится в движение, планетарные шестерни вращают внешнюю кольцевую шестерню. Колеса могут быть установлены над корпусом коробки передач. Установив колесо непосредственно на коробку передач, можно минимизировать размер сборки. Планетарные передачи полного привода могут обеспечивать крутящий момент до 332 000 Нм.

В редукторах с приводом от вала солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые размещены во вращающемся водиле. Зубчатый венец удерживается неподвижно, а вращающееся водило передает привод на вал.

Корпус редуктора прикреплен непосредственно к машине, выходом является вращающийся вал. Наш ассортимент выходных шестерен на валу может обеспечивать крутящий момент до 113 000 Нм.

Выходные планетарные редукторы шпинделя работают так же, как выходы на валы; однако выход поставляется в виде фланца.Наши планетарные шестерни привода шпинделя могут обеспечивать крутящий момент до 113000 Нм.

Для чего используются планетарные передачи?

Планетарные передачи могут использоваться для различных целей. Компания Lancereal предлагает планетарные редукторы для использования в промышленных и мобильных приложениях.

Наши планетарные редукторы используются в:

• Колесные приводы
• Приводы гусеничные
• Конвейеры
• Поворотные приводы
• Приводы подъемные
• Смешивание
• Приводы лебедки
• Насосы
• Форсунки для гибких труб
• Приводы шнека и сверла
• Приводы фрезерной головки

Планетарные зубчатые передачи могут использоваться поэтапно, предлагая различные варианты передаточного числа, которые могут быть адаптированы к вашим требованиям.

Какие у меня есть варианты?

Наши планетарные редукторы доступны в вариантах с 1 и 2 скоростями. Мы можем предоставить одно-, двух- или трехступенчатые агрегаты для любого применения. Мы также можем включить гидравлическое, динамическое и электромагнитное торможение в наш ассортимент планетарных коробок передач.

Как узнать, какая планетарная коробка передач мне нужна?

Выбор планетарного редуктора, его размера и передаточного числа должен определяться результатом.Это тщательный баланс между размером, эффективностью, производительностью и стоимостью. В Lancereal у нас консультативный подход к дизайну. Каждый проект мы начинаем с глубокого понимания области применения, скоростей, крутящего момента и функций машины.

Мы используем наш опыт и знания для определения и поставки подходящего решения с планетарной передачей, которое является рентабельным и надежным. Каждый редуктор, который мы поставляем, будет служить годы безотказной работы. Именно это сочетание инженерного мастерства и постоянных инноваций позволяет компании Lancereal оставаться в авангарде технологий редукторов.

Связаться с нами

Мы являемся ведущим специалистом в отрасли трансмиссий. Пожалуйста, обращайтесь к нам по поводу любых требований к планетарным редукторам. У нас есть внутренние возможности для адаптации ко всем вашим требованиям.

T: +44 (0) 1484 606040

(PDF) Конструкция и анализ 9-скоростной коробки передач

Международный научно-исследовательский журнал публикаций, том 10, выпуск 6, июнь 2020 830

ISSN 2250-3153

Эта публикация находится под лицензией Creative Commons Attribution CC BY.

http://dx.doi.org/10.29322/IJSRP.10.06.2020.p10298 www.ijsrp.org

Конструкция и анализ 9-ступенчатой ​​коробки передач

Атул Гаял1, Пиюш Нархеде2, Четан Бонд3, Шямсундар Эппер4, AS Chandore5

1,2,3,4 Студент, Школа машиностроения и гражданского строительства, Инженерная академия Массачусетского технологического института, Аланди (Германия), Пуна

5, Доцент, Школа машиностроения и гражданского строительства, Инженерная академия Массачусетского технологического института, Аланди (Германия) , Пуна

DOI: 10.29322 / IJSRP.10.06.2020.p10298

http://dx.doi.org/10.29322/IJSRP.10.06.2020.p10298

Аннотация — Для передачи крутящего момента от вращающегося источника энергии на

используются шестерни другого устройства или зубчатые передачи. Существует

различных типов шестерен, таких как прямозубая шестерня, косозубая шестерня, двойная косозубая шестерня

, коническая шестерня, коронная шестерня, гипоидная шестерня, червячная шестерня, зубчатая рейка

, эпициклическая шестерня и т. Д. [4] шестерня

такой обширный и критический процесс, что весь охват исследования в

такая работа очень трудна.Для преобразования частоты вращения и крутящего момента

на выходной вал от вращающегося источника используется коробка передач

. Многоскоростные редукторы используются там, где требуется

частых изменений скорости или крутящего момента на выходном валу

. Передача движения и мощности от входа

источника к выходу возможна за счет зацепления зубьев шестерен

. Эта статья состоит из проектирования 9-ступенчатой ​​коробки передач

и процедуры расчета количества зубьев на шестерне

, включая структуру и диаграмму направленности.[3] Для анализа в CATIA создается коробка передач

в сборе, а файл .igs —

, экспортированный в ANSYS. Также достигается деформация, так как КПД шестерни

зависит от деформации. Результат показывает, что

деформация и максимальные напряжения находятся в безопасных пределах.

Ключевые слова: 9 скоростей, коробка передач, изменение скорости, прямозубая шестерня,

методология

I. ВВЕДЕНИЕ

В приложениях машиностроения в основном мощность

передается с помощью шестерен.Существует широкий ассортимент шестерен

для различных применений, таких как очень мелкие шестерни для наручных часов

, а также очень большие шестерни, которые используются

на кораблях, грузовиках и оборудовании, используемом для горнодобывающей промышленности. Во многих

единиц техники, таких как автомобили, стиральные машины,

смесителей, строительное оборудование, топливные насосы, мельницы, горнодобывающая промышленность

и т.д .; шестерни — жизненно важный элемент механизма. Зубчатые головные уборы

используются для изменения направления, скорости и мощности

между входным и выходным валами.

Когда вы увидите внутреннюю конструкцию коробки передач

, вы увидите, что она очень проста. Он состоит из двух сцепленных между собой шестерен

, установленных на двух разных валах. Зубчатая передача

может быть прямозубой, конической, червячной или косозубой. Для редуктора

диаметр входной шестерни должен быть меньше диаметра выходной шестерни

. Если требуется только изменение направления, тогда

размер шестерни может быть таким же.Цилиндрические зубчатые колеса

используются для тяжелых нагрузок, но при работе они шумят. Благодаря постепенному включению

косозубые шестерни используются бесшумно.

Следовательно, они используются для небольших нагрузок. Если требуется изменение плоскости вращения

, то используются гипоидные передачи. [3]

В системе передачи энергии управляемое приложение мощности

обеспечивается механизмом передачи

.Трансмиссия относится к коробке передач, которая используется

, чтобы обеспечить преобразование скорости и крутящего момента от источника

силы вращения к другому устройству с помощью зубчатых колес и зубчатых передач.

В автомобилях мощность двигателя внутреннего сгорания

подается на ведущее колесо с помощью механизма трансмиссии

. Такой двигатель должен работать на относительно высокой скорости

, которая не подходит для запуска, остановки и медленного движения

.Увеличивая крутящий момент, коробка передач снижает более высокую частоту вращения двигателя

до более низкой частоты вращения колёс двигателя. Также на педальных велосипедах

, больших машинах и там, где требуются разные скорости и крутящий момент

, используются трансмиссии. [3]

Источник вращательного движения, имеющий более высокий угловой

момент и меньший крутящий момент, преобразуется в более высокий крутящий момент

с помощью шестерен. Такой высокий крутящий момент необходим для выполнения работы

.Это явление увеличения крутящего момента

называется понижением передачи, которое достигается за счет соединения большой шестерни

, называемой шестерней, с малой шестерней, называемой шестерней. Это

означает, что частота вращения выходного вала коробки передач меньше, чем частота вращения входного вала коробки передач

, и это уменьшение приводит к механическому преимуществу

, т.е. увеличению крутящего момента, что приводит к уменьшению крутящего момента на

. за счет углового момента. Этот тип коробки передач

называется редуктором.Коробка передач может иметь конструкцию

, которая действует как полная противоположность, например, для обеспечения большой скорости с уменьшением крутящего момента на

. Некоторые из простейших коробок передач

всего лишь изменяют физическое направление вращения передачи мощности.

Другое применение редуктора — изменение оси вращательного движения

плоскости с редуктором или без него. [4]

Рис. 1 Механизм зубчатой ​​передачи

Редуктор используется по-разному в сельскохозяйственном,

промышленном, строительном, горнодобывающем и автомобильном оборудовании,

и т. Д.а для максимальной эффективности используется 8-ступенчатая коробка передач

.

высокоэффективная 9-ступенчатая коробка передач имеет множество преимуществ. Наиболее важным преимуществом является повышение эффективности использования топлива

. Еще одно преимущество — это преобразователь крутящего момента

с быстрой блокировкой, который обеспечивает быстрое включение и ограниченное проскальзывание.

Это приводит к меньшему износу муфт внутри блока

и увеличению срока службы. Дополнительным преимуществом является то, что он обеспечивает плавные переключения

, которые происходят так быстро, что они часто распознаются драйвером

.В автомобилях коробка передач в основном используется для питания.

Численное моделирование динамики конструкции коробки передач, ориентированное на влияние люфта.

Ключевые слова: одноступенчатая коробка передач , шум, вибрация, жесткость, люфт.

1. Введение

Системы трансмиссии — одни из наиболее часто используемых механизмов машинного оборудования. На большинство людей прямо или косвенно влияет механическое или акустическое поведение этого механизма в повседневной жизни. Для каждого производителя крайне важно спроектировать, а затем изготовить трансмиссию, которая должна соответствовать текущим ограничениям на весь конечный продукт, чтобы быть конкурентоспособной на рынке.Понимание динамики зубчатого зацепления является ключом к проектированию компонентов, отвечающих требуемым пределам шума и вибрации. Изготовление трансмиссии целиком и ее экспериментальные испытания обходятся дорого как по времени, так и по материалам, что также существенно влияет на конечную цену продукта. Вычислительный подход — это еще один способ оптимизации передачи без изготовления физических прототипов.

Исследования зубчатых передач очень распространены с акцентом на описание динамического поведения.Исследование в основном проводится на одноступенчатой ​​коробке передач с упрощенным корпусом [1]. Основное возбуждение вызывается изменяющейся во времени жесткостью зубчатого зацепления [2]. Целью производителя шестерен является оптимизация зубьев для достижения гладкой жесткости зацепления шестерни.

2. Методы

С увеличением производительности компьютерных технологий численное моделирование позволяет проводить точные исследования для более глубокого понимания динамического поведения шестерен. По этой причине он широко используется на этапе исследований и разработок [3].Представленный виртуальный прототип основан на динамической модели трансмиссии с множественными степенями свободы, которая представлена ​​на Рис. 1.

Эта модель учитывает влияние модальных свойств ключевых компонентов, жесткости зубчатого зацепления, которая выражается как функция, изменяющаяся во времени. Далее рассматривается упругость подшипников и муфт. Уравнение движения динамической системы основано на методе Ньютона-Лагранжа и может быть символически записано уравнением. (1):

(1)

, где M — обобщенная матрица масс, которая находится в уравнении.(1) связано с кинетической энергией. C — это обобщенная матрица жесткости, связанная с потенциальной энергией, а матрица демпфирования B связана с диссипативной функцией Рэлея. Обобщенная гравитационная сила представлена ​​fg, вектор q обозначает обобщенные координаты, Q — вектор сил, а λ — множители Лагранжа.

Рис. 1. Принципиальная схема виртуального прототипа MDOF

Эта статья объединяет использование метода конечных элементов (МКЭ), который используется для получения входных параметров, и многотельного программного обеспечения ADAMS для основного моделирования во временной области.Вся методика подтверждена техническим экспериментом, параметры редуктора и процесс проверки описаны в [4]. Основной виртуальный прототип создается в MBS с использованием открытого кода команды. Это позволяет включать и просто изменять все существенные параметры для разных передач. Все вышеупомянутые встроенные параметры трансмиссии могут быть легко изменены, включая установление граничных условий, таких как переменная входная скорость и крутящий момент.

FEM используется для расчета жесткости подшипника на одном участке качения, а затем преобразуется во весь подшипник, который используется в качестве входных данных в ADAMS.Этот подход также используется в других исследованиях [5]. Жесткость зубчатого зацепления очень важна для получения реальных динамических характеристик трансмиссии. Для определения жесткости зубчатого зацепления используется параметрическая КЭ-модель. Реальная геометрия зуба шестерни дискретизирована с акцентом на мелкое зацепление на четырех зубчатых парах. Жесткость рассчитывается в течение периода контакта с одним углом зуба, а затем периодически используется. Нет данных о несовпадении и заводской ошибке. Жесткость соответствует результатам, приведенным в [6].

В представленной статье основное внимание уделяется влиянию люфта, который включается в функцию, основанную на жесткости, с зависимостью от деформации зубчатого зацепления в направлении кручения, что выражается угловым смещением обеих шестерен. Функция для удельной нагрузки упоминается в [7]. Люфт оказывает значительное влияние на динамику передач из-за нелинейного поведения. Из-за этого явления контакт зубчатого зацепления может в некоторых определенных состояниях периодически отключаться, что сопровождается ударными силами.Эти критические состояния могут возникать, например, при низком уровне передаваемых крутящих моментов. Эти ударные силы передаются через конструкции шестерен, валов и подшипников на картер коробки передач. Из-за широкополосного возбуждающего характера ударных сил могут возникать критические колебательные состояния собственных мод ключевых компонентов. Что касается проблематики ШВХ, то в качестве основного компонента заявлена ​​крышка верхней крышки, где она и проявит себя. Это связано с относительно небольшой толщиной по сравнению с другими компонентами.

3. Результаты

Для описания вибрационных свойств и определения критических областей этой потенциально критической части корпуса редуктора был проведен численный и экспериментальный модальный анализ. Результаты в частотном диапазоне 600-1500 Гц показаны на рис. 2.

Рис. 2. Результаты модального анализа, включая описание критических точек

На основе результатов модального анализа в заданном диапазоне частот определяются три критические области, которые представлены тремя точками, расположенными на каждом локальном максимуме.Если конструкция в рабочих условиях возбуждается частотой, близкой к одной из собственных частот, может возникнуть резонанс частей крышки верхней крышки. Это явление связано с излучением шума. В этой статье уровень шума представлен нормальным уровнем скорости поверхности, заданным в трех точках локального максимума.

Основное численное моделирование виртуального прототипа предназначено для описания динамического поведения крышки верхней крышки в условиях низкого передаваемого крутящего момента. Скорость вращения входного вала имеет постоянное значение 2159 об / мин и представляет собой заданное намерение, связанное с двигателем внутреннего сгорания.Поэтому применяется изменение скорости, основанное на принципе действия двигателя внутреннего сгорания за счет высших гармоник, что соответствует статье [8]. Нагрузка приложена к выходному валу, и значение крутящего момента имеет переходный характер, основанный на увеличении и уменьшении фазы. Крутящий момент прилагается в диапазоне 0-20 Нм, что соответствует условиям эксплуатации с очень низкой нагрузкой, но в процессе работы редуктора это может произойти очень легко.

Поведение при контакте зубчатого зацепления определяется угловой деформацией зубчатого зацепления, которая выражается угловым смещением обеих шестерен.Это значение помогает прогнозировать размыкание контакта зубьев из-за комбинации низкого передаваемого крутящего момента и неравномерности входной скорости. В критических фазах разъединение контакта зубьев может достигнуть такого состояния, что может возникнуть отрицательный контакт зубьев. Это явление известно как погремушка. Обе упомянутые выше ситуации показаны на рис. 3.

Нормальная скорость поверхности точек 107 и 111 крышки верхней крышки указана на фиг.4 и 5. На обоих рисунках можно обнаружить широкий частотный диапазон локального увеличения амплитуды нормальной скорости поверхности во время отключение контакта, а также явление дребезжания.

Рис. 3. Угловая деформация зубчатой ​​передачи

Рис. 4. Точка нормальной скорости к поверхности 107

Рис. 5. Точка нормальной скорости к поверхности 111

4. Выводы

Представленная методика, основанная на комбинации FEM и MBS, была разработана для одноступенчатой ​​коробки передач. Простая модифицируемость для использования на широком диапазоне коробок передач была обусловлена ​​открытым кодом команды.Это позволило провести анализ чувствительности по широкому кругу параметров. Представленный анализ был сфокусирован на влиянии условий эксплуатации с низким крутящим моментом, которые могут легко возникнуть в реальной ситуации. Для оценки использовались ход угловой деформации и нормальная скорость поверхности.

Ослабление контакта зубьев, которое было соединено с погремушкой, проявлялось во время приложения установившейся скорости вращения, на амплитуду нормальной скорости поверхности влиял уровень момента нагрузки.Для приближения к реальным условиям эксплуатации применялась вариативность входной скорости.

в гелиевой газотурбинной системе высокотемпературного реактора

World Journal of Nuclear Science and Technology
Vol.2 No 3 (2012), Идентификатор статьи: 21248,3 страницы DOI: 10.4236 / wjnst.2012.23014

Схема редуктора в гелиевой газотурбинной системе высокотемпературного реактора

Sheng Liu ¹ , Xuanyu Sheng ²

¹ Школа Цинхуандао, Северо-Восточный нефтяной университет, Цинхуандао, Китай

² Институт ядерных и новых энергетических технологий, Университет Цинхуа, Пекин, Китай

Электронная почта: 36190 @ qq.com, [email protected]

Поступила 2 января 2012 г .; отредактировано 17 февраля 2012 г .; принято 15 марта 2012 г.

Ключевые слова: Высокотемпературный реактор с газовым охлаждением; Коробка передач; Планетарный редуктор

РЕФЕРАТ

Гелиевая турбина используется в системе высокотемпературной газовой турбины с гелиевым реактором (HTR-GT), с помощью которой осуществляется прямая циркуляция гелия между реактором и системой турбогенератора.Между гелиевой турбиной и генератором находится редуктор, который снижает скорость вращения турбины до нормальной скорости, необходимой для генератора. Обсуждаются три дополнительные схемы коробки передач. Первый — это одноступенчатая цилиндрическая коробка передач, которая состоит из одной высокоскоростной передачи и одной низкоскоростной передачи. Его преимуществом является простая конструкция, простота изготовления и высокая надежность, а недостатком — большой объем и несоосность входной и выходной оси.Второй — планетарный механизм со статичным водилом планетарной передачи. Третий — планетарный механизм со статической внутренней передачей. Два последних редуктора имеют аналогичную конструкцию. Их преимущество — малый объем и высокое передаточное число, недостатком — сложная конструкция, большое количество шестерен, низкая надежность и низкий механический КПД.

1.Введение

Высокотемпературный испытательный реактор с газовым охлаждением мощностью 10 МВт (HTR-10) был построен и стал критически важным в 2000 году. HTR-10 до сих пор использует парогенератор для передачи энергии распада генератору электроэнергии [1,2]. В частности, гелий хладагента в первом контуре течет в испаритель, в котором образуется водяной пар, а энергия распада передается от гелия к водяному пару.Горячий водяной пар поступает в турбину, которая приводит в действие электрогенератор для выработки электроэнергии. В системе высокотемпературной газовой турбины с гелиевым реактором (HTR-GT), которая будет разработана на основе HTR-10, для непосредственного привода турбины без промежуточного контура теплопередачи будет использоваться теплоноситель гелий. Проект упростит всю систему преобразования энергии и увеличит тепловую эффективность [3].

Тепловой контур HTR-GT показан на рисунке 1. Гелий под высоким давлением, нагретый в активной зоне ядерного реактора, течет из реактора в турбину и приводит ее в движение. Турбина приводит в действие электрогенератор и компрессоры одновременно. Отходящий газ от турбины все еще горячий и будет проходить через рекуператор, где тепло передается гелию на стороне высокого давления.Затем отходящий газ проходит через предварительный охладитель, и температура снижается. Гелий с низким давлением и низкой температурой проходит через компрессорную группу, включая промежуточный охладитель, и сжимается до высокого давления. Гелий высокого давления

Рисунок 1.Тепловая схема гелиевой турбинной энергосистемы.

проходит через рекуператор на стороне высокого давления и предварительно нагревается. Наконец, предварительно нагретый гелий под высоким давлением поступает в активную зону реактора и снова нагревается.

Из рисунка 1 видно, что между турбиной и генератором находится редуктор.В блоке преобразования мощности (PCU) турбина и генератор объединены в систему вертикальной компоновки. Снизу вверх расположены компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, турбина, соединительная муфта 1, коробка передач (включая модуль коробки передач, гибкую соединительную муфту 2 и модуль упорного подшипника) и генератор. Реальное положение редуктора в PCU показано на рисунке 2.

Функция редуктора заключается в передаче энергии вращения гелиевой турбины ротору генератора, уменьшении скорости вращения до нормальной частоты электрической сети и поддержке ротора генератора.Скорость вращения гелиевой турбины составляет 15000 об / мин, а генератора — 3000 об / мин.

Передаваемая мощность редуктора 2500 кВт. Нормальная входная скорость составляет 15000 об / мин, максимальная входная скорость — 18000 об / мин. Нормальная выходная скорость составляет 3000 об / мин, максимальная выходная скорость — 3600 об / мин. Механический КПД 98%. Коэффициент утечки смазочного материала составляет

. Отличия между этой коробкой передач от других обычных промышленных коробок передач заключаются в высокой скорости вращения, передаче большой мощности и вертикальном расположении.Большинство редукторов устанавливаются горизонтально, то есть ось редуктора параллельна земле. Коробка передач в HTR-GT установлена ​​вертикально, то есть ось коробки передач перпендикулярна земле.

2. Цилиндрический редуктор с одним редуктором

Основными частями цилиндрического редуктора с одним редуктором являются пары зубчатых колес.Входная сторона высокоскоростной передачи соединена с выходной осью гелиевой турбины с помощью гибкой шарнирной муфты. Высокоскоростная шестерня имеет малый диаметр, а низкоскоростная шестерня — большой диаметр. Эти две шестерни установлены бок о бок по вертикали. Поскольку мощность относительно велика, расчетная ширина двух шестерен велика. Для обеспечения продолжительности действия в центральной части нет зуба.Ответный зуб делится на две части: верхнюю и нижнюю. Трехмерный модальный режим показан на рисунке 3. Двухмерный чертеж показан на рисунке 4 «target =» _ self «> Рисунок 4.

Рисунок 2. Устройство коробки передач в блоке преобразования энергии.

Поскольку скорость вращения очень высока, детали зацепления двух шестерен смазываются впрыском масла. Для непосредственного впрыска масла на шестерни установлены специальные маслопровод и форсунка. В нижней части коробки передач установлен специальный маслопровод для сбора масла обратно на маслостанцию.Масло фильтруется и охлаждается на специальной маслостанции.

На нижней внутренней стороне коробки передач находится пластина башмака, с помощью которой поддерживаются как высокоскоростная передача, так и низкоскоростная передача. Напротив, верхние части этих двух шестерен опираются непосредственно на корпус коробки передач. Есть

Рисунок 3.Зубчатая зубчатая часть одноступенчатого цилиндрического редуктора.

Рисунок 4. Схема сборки прямого редуктора с одним редуктором.

— высокоскоростные подшипники на обоих концах высокоскоростной передачи.Для низкоскоростной передачи на обоих концах имеются упорные подшипники, которые выдерживают осевое усилие и вес низкоскоростной передачи.

Как высокоскоростная, так и низкоскоростная шестерни представляют собой косые шестерни с перекосом зубьев верхней шестерни напротив зуба нижней шестерни. При таком перекосе осевое усилие двух частей, находящихся в зацеплении, противодействует.

Весь картер коробки передач разделен на 2 части, которые соединяются болтами. Зона контакта уплотнена специальным материалом для предотвращения утечки смазки.

3. Механизм планетарной передачи со статическим держателем планетарной передачи

Для планетарного механизма с неподвижным водилом планетарной передачи это не настоящая планетарная зубчатая передача, а обычная зубчатая передача по идее, поскольку все оси шестерен фиксированы.Механизм планетарной передачи со статичным водилом планетарной передачи можно разделить на двухступенчатый привод. Поскольку имеется 3 планетарных шестерни, зубчатый механизм включает 3 привода с двумя зубчатыми колесами, которые вместе передают мощность.

Конструкция планетарного редуктора со статическим водилом планетарной передачи показана на рисунке 5. Весь корпус коробки передач представляет собой цилиндр, который разделен на 2 части: верхнюю и нижнюю.Между этими двумя частями корпуса находится промежуточная колодка. Все 3 части, промежуточная пластина башмака, верхний картер коробки передач и нижний картер коробки передач, соединены между собой болтами. Контактная зона также герметизируется специальным уплотнительным материалом для предотвращения утечки смазки. Под коробкой передач находится колодка башмака, с помощью которой вся коробка передач фиксируется в блоке преобразования мощности (PCU).

Рис. 5. Трехмерный схематический эскиз планетарного редуктора со статическим водилом планетарной передачи.

Для предотвращения утечки смазки из нижней части высокоскоростной передачи установлено специальное уплотнительное устройство.Под промежуточной пластиной башмака находится башмачный поддон со сквозным отверстием в центральной части. Входная высокоскоростная ось пересекает центральное отверстие и соединяется с высокоскоростным солнечным колесом. Пара высокоскоростных подшипников качения также установлена ​​в центральном отверстии для поддержки высокоскоростной оси.

Три оси планетарных шестерен равномерно распределены, и все оси закреплены на неподвижном водиле планетарной передачи.Неподвижное водило планетарной передачи соединено с промежуточной пластиной башмака. Три планетарных шестерни зацепляются с высокоскоростным солнечным колесом с одной стороны, а с кольцевым колесом — с другой. Годовое колесо вращается и приводит во вращение ведомую ось.

4. Механизм планетарной передачи со статической внутренней передачей

Механизм планетарной передачи со статической внутренней передачей является настоящей планетарной передачей.Водило планетарной передачи вращается, а годовое колесо неподвижно. Этот вид зубчатого механизма имеет относительно высокую скорость уменьшения скорости.

Конструкция планетарного механизма показана на рисунке 6. Корпус коробки передач также представляет собой цилиндр, разделенный на 3 части: верхнюю, промежуточную и нижнюю и соединенные болтами.Зона соприкосновения уплотнена специальным материалом. Входной маслопровод установлен в верхнем корпусе, а выходной масляный трубопровод — в нижнем корпусе. Под нижней поверхностью картера промежуточного редуктора расположена горизонтальная задняя пластина, на которой находится весь планетарный редуктор. В горизонтальной задней пластине также имеется сквозное отверстие, в котором пересекается высокоскоростной мост.Для поддержки высокоскоростной оси в сквозное отверстие также установлен высокоскоростной подшипник. Водило планетарной передачи на внешней стороне высокоскоростной оси частично установлено в сквозное отверстие в горизонтальной задней пластине. Наружное кольцо высокоскоростного подшипника контактирует с отверстием водила планетарной передачи. Между водилом планетарной передачи и сквозным отверстием в горизонтальной задней пластине установлен другой подшипник качения, поддерживающий водило.

Держатель поддерживает 3 равномерно распределенных планетарных колеса. Внутренняя сторона 3 планетарных колес входит в зацепление с высокоскоростной передачей, а внешняя сторона — с кольцевым колесом. Кольцевое колесо закреплено на горизонтальной опорной плите. Носитель соединен с выходной осью с более низкой скоростью, благодаря чему они вращаются одновременно.

Также имеется сквозное отверстие в центре верхнего картера коробки передач.В это сквозное отверстие устанавливается верхний конец высокоскоростной оси, поддерживаемой подшипником качения. Чтобы обеспечить достаточную длину зацепления, зубья высокоскоростной шестерни, планетарной шестерни и кольцевой шестерни разделены на две части с промежуточной заготовкой.

5. Сравнение трех схем редукторов

Цилиндрический редуктор с одним редуктором состоит из одной высокой

(а) (б)

Рисунок 6.Механизм планетарной передачи со статическим внутренним зацеплением, (а) схематический эскиз в 3-х измерениях; (б) 2-мерная монтажная схема.

-ступенчатая шестерня и одна низкоскоростная передача. Преимущество такого типа коробки передач — простая конструкция, простота изготовления, высокая надежность благодаря наличию всего двух передач. Потеря мощности ниже, поскольку движение передается только между двумя передачами, что повышает эффективность цилиндрической коробки передач с одним редуктором.Из-за относительно высокого передаточного числа 5 диаметры сердцевины двух шестерен различаются по величине. Диаметр низкоскоростной передачи очень большой, что приводит к большому объему коробки передач. Поскольку две оси расположены параллельно, входная и выходная оси не концентричны.

Существуют аналогичные конструкции для планетарного механизма со статическим водилом планетарного ряда и планетарного механизма со статическим внутренним зубчатым колесом.Поскольку их коэффициент уменьшения скорости может быть очень высоким, объем и вес малы, а конструкция компактна. Подставка для коробки передач в PCU также может быть легко сконструирована. Недостатки этих двух типов коробок передач — более сложная конструкция, большее количество передач и более низкая надежность. Любые зацепляющиеся зубья на 5 передачах выходят из строя, следует остановить реактор и отремонтировать или заменить редуктор.Обслуживание компонентов в PCU — непростая задача. Больше передач в движении приводит к более высоким потерям мощности и снижению эффективности. Другая проблема потери мощности заключается в том, что потерянная мощность преобразуется в тепло. Это тепло увеличивает температуру коробки передач и смазочного материала и, таким образом, увеличивает температуру PCU. Требования к системе охлаждения PCU и смазочного материала будут более строгими.

Итак, для трех схем коробки передач каждая имеет свои сильные стороны. Авторы предпочитают одноступенчатую цилиндрическую коробку передач. Одним из главных достоинств АЭС является высокая надежность. Проектировщик должен всеми возможными способами попытаться повысить надежность АЭС. Потери также очень высоки при каждом отключении. Для повышения надежности PCU следует использовать одноступенчатую цилиндрическую коробку передач из-за меньшего количества передач.Хотя планетарный механизм небольшой и простой в установке, его следует избегать из-за того, что по умолчанию в нем больше шестерен.

Наконец, схема редуктора в системе гелиевой турбины является успешной, без использования высокоскоростного электрического генератора и мощного преобразователя для снижения скорости. Стоимость изготовления PCU снижена. Недостатком этой схемы является введение подсистемы смазки в ГПД.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. З. X. Ву, Д. Линь и Д. Чжун, «Конструктивные особенности HTR-10», Nuclear Engineering and Design, Vol. 218, № 1-3, 2002, стр. 25-32. doi: 10.1016 / S0029-5493 (02) 00182-6
2. З. Ю. Чжан и С. Ю. Ю, «Будущие разработки HTGR в Китае после критичности HTR-10», Ядерная инженерия и проектирование, Vol.

   No related posts.