دستگاه و اصل عملکرد جعبه دنده
مقدار
برای حرکت یک ماشین در جاده ، داشتن یک موتور قدرتمند و کارآمد در زیر کاپوت کافی نیست. گشتاور حاصل از میل لنگ باید به نوعی به چرخ های محرک خودرو منتقل شود.
برای این منظور ، مکانیزم ویژه ای ایجاد شد - جعبه دنده. ساختار و هدف آن و همچنین تفاوت تغییرات KP را در نظر بگیرید.
هدف گیربکس
به طور خلاصه ، جعبه دنده برای انتقال گشتاور از واحد قدرت به چرخ های محرک طراحی شده است. همچنین جعبه دنده سرعت میل لنگ را تبدیل می کند تا راننده بتواند بدون لنگ زدن موتور به حداکثر دور در دقیقه سرعت خودرو را افزایش دهد.
این مکانیزم با پارامترهای موتور احتراق داخلی مطابقت دارد تا کل منبع موتور را بدون آسیب رساندن به قطعات آن به حداکثر برسانید. به لطف سیستم انتقال قدرت ، دستگاه می تواند هم به جلو و هم به عقب حرکت کند.
همه اتومبیل های مدرن دارای گیربکس هستند که به شما امکان می دهد اتصال سفت و سخت میل لنگ را با چرخ های محرک به طور موقت از کار بیندازید. این اجازه می دهد تا ماشین بیکار شود ، به عنوان مثال ، به آرامی به چراغ راهنمایی نزدیک می شود. این مکانیزم همچنین به شما امکان می دهد موتور را هنگام توقف موتور خاموش نکنید. این کار برای شارژ مجدد باتری و کار با تجهیزات اضافی مانند تهویه هوا ضروری است.
هر پیشنهاد تجاری باید شرایط زیر را داشته باشد:
- بسته به قدرت و حجم موتور ، کشش خودرو و مصرف سوخت اقتصادی را فراهم کنید.
- سهولت استفاده (هنگام تغییر سرعت خودرو نباید راننده را از جاده منحرف کرد).
- در حین کار صدا ایجاد نکنید ؛
- قابلیت اطمینان و کارایی بالا
- حداقل ابعاد (تا آنجا که ممکن است در مورد وسایل نقلیه قدرتمند).
دستگاه گیربکس
در طول تاریخ صنعت خودرو ، این مکانیزم به طور مداوم مدرن شده است ، به همین دلیل امروزه انتقال قدرت بسیار متنوعی وجود دارد که تفاوت های قابل توجه زیادی با یکدیگر دارند.
دستگاه هر گیربکس شامل موارد زیر است:
- مسکن این شامل تمام قسمتهای لازم است که اتصال موتور به شافت محرک را تضمین می کند ، چرخش از چرخ به آنها ارائه می شود.
- مخزن نفت. از آنجا که در این مکانیزم قطعات تحت بار سنگین با یکدیگر تماس می یابند ، روانکاری خنک شدن آنها را تضمین می کند و یک فیلم روغنی ایجاد می کند که از سایش زودرس چرخ دنده ها محافظت می کند.
- مکانیزم انتقال سرعت. بسته به نوع جعبه ، این مکانیسم ممکن است شامل شافت ها ، مجموعه ای از چرخ دنده ها ، دنده سیاره ای ، مبدل گشتاور ، دیسک های اصطکاک ، تسمه ها و قرقره ها باشد.
طبقه بندی KP
پارامترهای مختلفی وجود دارد که همه جعبه ها توسط آنها طبقه بندی می شوند. شش نشانه وجود دارد. در هر یک از آنها گشتاور مطابق اصل خاص خود به چرخ محرک عرضه می شود و روش متفاوتی در انتخاب دنده دارد.
از طریق انتقال جریان قدرت
این دسته شامل KP های زیر است:
- گیربکس مکانیکی در این اصلاح ، قدرت گیری توسط گیربکس دنده انجام می شود.
- جعبه دنده با شافت کواکسیال. چرخش نیز از طریق قطار دنده ای منتقل می شود ، فقط عناصر آن به شکل مخروطی یا استوانه ای ساخته می شوند.
- سیاره ای انتقال چرخش از طریق یک مجموعه دنده سیاره ای انجام می شود ، چرخ دنده های آن در یک صفحه قرار دارند.
- هیدرومکانیکی در چنین انتقالی ، از یک انتقال مکانیکی (عمدتا از نوع سیاره ای) همراه با مبدل گشتاور یا اتصال سیال استفاده می شود.
- CVT این نوعی گیربکس است که از انتقال پله ای استفاده نمی کند. در بیشتر مواقع ، چنین مکانیزمی همراه با اتصال سیال و اتصال تسمه کار می کند.
با تعداد شافت اصلی با چرخ دنده
هنگام طبقه بندی گیربکس ها بر اساس تعداد شافت ها ، آنها را از هم جدا می کنیم:
- با دو شافت و چرخ دنده یک مرحله ای محور. هیچ انتقال مستقیمی در این انتقال ها وجود ندارد. بیشتر اوقات ، چنین تغییراتی را می توان در اتومبیل های چرخ جلو دید. بعضی از مدل های دارای موتور نصب شده در عقب نیز جعبه مشابهی دارند.
- با سه شافت و چرخ دنده محور دو مرحله ای. در این دسته ، نسخه هایی با شافت هم محور و غیر هم محور وجود دارد. در حالت اول ، انتقال مستقیم وجود دارد. در سطح مقطع ، ابعاد کوچکتر و طول آن کمی بیشتر است. از این جعبه ها در اتومبیل های چرخ عقب استفاده می شود. زیرمجموعه دوم هیچ انتقال مستقیمی ندارد. اصولاً از این اصلاح در وسایل نقلیه چهار چرخ محرک و تراکتور استفاده می شود.
- با شافت های متعدد. در این دسته از جعبه دنده ها ، شافت ها می توانند تعداد درگیری یا پی در پی داشته باشند. این گیربکس ها عمدتا در تراکتور و ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرند. این اجازه می دهد تا دنده های بیشتری داشته باشید.
- بدون شافت. از چنین ایست بازرسی ها در حمل و نقل عادی استفاده نمی شود. در میان چنین مدل هایی نسخه های کواکسیال و غیر همسو وجود دارد. آنها عمدتا در مخازن استفاده می شوند.
طبقه بندی جعبه دنده های سیاره ای
گیربکس های سیاره ای با توجه به پارامترهای زیر تقسیم می شوند:
- دو ، سه ، چهار یا بیشتر درجه آزادی وقتی همه عناصر اصطکاک از هم جدا شوند.
- نوع چرخ دنده سیاره ای مورد استفاده در مکانیزم اپی سیکل است (تاج اصلی دارای آرایش داخلی یا خارجی دندان ها است).
با روش کنترل
در این گروه جعبه هایی وجود دارد:
- کتابچه راهنمای. در چنین مدل هایی ، راننده دنده مورد نظر را انتخاب می کند. گیربکس دستی به دو نوع وجود دارد: تعویض دنده با تلاش راننده یا از طریق سروو انجام می شود. در هر دو حالت ، کنترل توسط یک شخص انجام می شود ، فقط دسته دوم گیربکس دارای یک دستگاه سروو است. یک سیگنال از راننده دریافت می کند و سپس دنده انتخاب شده را تنظیم می کند. دستگاه ها اغلب از سروو درایو هیدرولیک استفاده می کنند.
- خودکار واحد کنترل الکترونیکی عوامل مختلفی را تعیین می کند (میزان فشار دادن گاز ، بار از چرخ ها ، سرعت میل لنگ و غیره) و بر این اساس زمان تعیین دنده بالا یا پایین را تعیین می کند.
- ربات این یک جعبه الکترومکانیکی است. در آن ، دنده ها در حالت اتوماتیک روشن می شوند ، فقط دستگاه آن مانند مکانیک های معمولی است. وقتی گیربکس رباتیک کار می کند ، راننده در تعویض دنده شرکت نمی کند. واحد کنترل خود تعیین می کند که چه دنده ای درگیر شود. در این حالت ، سوئیچینگ تقریباً نامحسوس اتفاق می افتد.
با تعداد دنده
این طبقه بندی ساده ترین است. در آن ، تمام جعبه ها بر اساس تعداد دنده ها ، به عنوان مثال ، چهار ، پنج شش و غیره تقسیم می شوند. این دسته نه تنها شامل مدل های دستی بلکه اتوماتیک نیز می شود.
انواع انتقال
رایج ترین طبقه بندی براساس نوع جعبه است:
- مکانیک در این مدل ها انتخاب و تعویض دنده کاملا توسط راننده انجام می شود. در واقع این یک جعبه دنده با چندین شافت است که از طریق یک قطار دنده کار می کند.
- دستگاه. این گیربکس در حالت اتوماتیک کار می کند. انتخاب یک دنده مناسب بر اساس پارامترهایی انجام می شود که توسط سیستم کنترل گیربکس اندازه گیری می شوند.
- این ربات نوعی گیربکس مکانیکی است. طراحی این اصلاح عملاً تفاوتی با مکانیک معمولی ندارد: دارای کلاچ است و چرخ دنده ها از طریق اتصال دنده مربوطه بر روی شافت محرک درگیر می شوند. فقط کنترل دنده توسط کامپیوتر کنترل می شود ، نه راننده. مزیت چنین گیربکس نرمترین تغییر تعویض ممکن است.
جعبه دنده های مخصوص طراحی
علاوه بر گیربکس های شناخته شده ، از تغییرات منحصر به فرد می توان در وسایل نقلیه نیز استفاده کرد. این نوع جعبه ها دارای طراحی خاصی هستند و با آن اصل کارکرد خاص خود را دارند.
بزوالنایا KP
به گیربکس هایی که از شافت های از پیش مونتاژ شده استفاده نمی کنند ، بدون شافت گفته می شود. آنها در طراحی خود دارای چندین ردیف چرخ دنده هستند که در دو محور موازی قرار گرفته اند. چرخ دنده ها با قفل شدن کلاچ ها به هم متصل می شوند.
چرخ دنده ها روی دو شافت قرار دارند. دو تا از آنها محکم ثابت می شوند: روی رهبر در ردیف اول نصب می شود ، و برده - در آخرین. چرخ دنده های میانی که روی آنها قرار گرفته است ، بسته به نسبت دنده تولید شده می تواند نقش یک پیشرو یا محرک را داشته باشد.
این اصلاح اجازه می دهد تا نسبت انتقال در هر دو جهت افزایش یابد. مزیت دیگر چنین انتقال نیرو افزایش دامنه قدرت جعبه است. یکی از جدی ترین اشکالات وجود اجباری یک سیستم اتوماتیک کمکی است که با کمک آن تغییرات دنده انجام می شود.
گیربکس غیر سنکرون شده
نوع دیگری از جعبه های خاص یک جعبه یا همزمان نیست که در طراحی خود سنکرونایزر ندارد. این می تواند یک نوع مش دائمی یا یک نوع چرخ دنده لغزنده باشد.
برای تعویض دنده در چنین جعبه ای ، راننده باید مهارت خاصی داشته باشد. او باید بتواند چرخش چرخ دنده ها و کوپلینگ ها را به طور مستقل هماهنگ کند ، زمان انتقال از چرخ دنده به چرخ دنده را تعیین کند و همچنین سرعت چرخش میل لنگ را با شتاب دهنده برابر کند. افراد حرفه ای از این روش به عنوان كاهش مجدد كلاچ یا فشار دادن مجدد آن یاد می كنند.
برای انجام تعویض دنده نرم ، راننده باید در کار با چنین مکانیزم هایی تجربه کند. نوع مشابهی از گیربکس در تراکتور ، موتورسیکلت آمریکایی ، گاهی در تراکتور و اتومبیل های اسپرت نصب می شود. در سیستم انتقال قدرت مدرن و بدون هماهنگی ، کلاچ را می توان حذف کرد.
گیربکس بادامک
جعبه های بادامک نوعی مدل غیر هماهنگ هستند. تفاوت در شکل دندان های مشبک است. برای بهبود کارایی گیربکس ، از شکل مستطیل یا پروفیل بادامک دندان استفاده می شود.
این جعبه ها بسیار پر سر و صدا هستند ، بنابراین از آنها در وسایل نقلیه سبک به طور عمده در اتومبیل های مسابقه ای استفاده می شود. در طول مسابقات ، به این فاکتور توجه نمی شود ، اما در یک ماشین معمولی چنین دنده ای فرصتی برای لذت بردن از سواری فراهم نمی کند.
KP متوالی
گیربکس پی در پی نوعی انتقال قدرت است که در آن تغییر دنده یا بالابری منحصراً با یک مرحله انجام می شود. برای این منظور ، از دسته یا سوئیچ پا (در موتورسیکلت ها) استفاده شده است که به شما امکان می دهد دنده ها را در یک بار فقط در یک موقعیت در سبد حرکت دهید.
گیربکس اتوماتیک مانند تیپ ترونیک نیز دارای یک اصل عملکرد مشابه است ، اما فقط عملکرد این گیربکس را شبیه سازی می کند. جعبه دنده کلاسیک پی در پی در خودروهای F-1 نصب شده است. سرعت تعویض در آنها با استفاده از شیفت پدل انجام می شود.
CP پیش انتخابی
در نسخه کلاسیک ، جعبه دنده انتخابی قبل از روشن شدن جعبه دنده به آن ، نیاز به انتخاب اولیه دنده بعدی داشت. اغلب اینگونه به نظر می رسید. در حالی که ماشین در حال حرکت بود ، راننده دنده بعدی را روی سلکتور قرار داد. این مکانیسم در حال آماده سازی برای تغییر بود ، اما این کار را با دستور انجام داد ، به عنوان مثال ، پس از فشار دادن کلاچ.
پیش از این از چنین گیربکس هایی در تجهیزات نظامی با انتقال غیر همزمان ، بدون شافت یا سیاره استفاده می شد. چنین تغییراتی در جعبه ها کنترل مکانیزم های پیچیده را آسان تر می کند تا زمانی که جعبه های مکانیکی و اتوماتیک هماهنگ تولید شوند.
در حال حاضر ، یک جعبه پیش انتخاب استفاده می شود ، اما بیشتر به عنوان جعبه دنده کلاچ دوگانه شناخته می شود. در این حالت ، کامپیوتر خود با اتصال یک شافت مناسب با دنده ای که از قبل به دیسک ثابت نشده است ، انتقال به سرعت مورد نظر را آماده می کند. نام دیگر این نوع در طراحی مدرن ، ربات است.
انتخاب گیربکس. چی بهتره؟
بسیاری از جعبه دنده های ذکر شده فقط در تجهیزات خاص یا ابزارهای ماشین استفاده می شوند. گیربکس های اصلی که به طور گسترده در حمل و نقل نور مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
- انتقال دستی. این ساده ترین نوع انتقال است. برای اینکه حرکت چرخشی از واحد قدرت به شافت گیربکس منتقل شود ، از یک سبد کلاچ استفاده می شود. با فشار دادن پدال ، راننده شافت محرک جعبه را از موتور جدا می کند ، که به وی امکان می دهد دنده ای مناسب برای سرعت مشخص بدون آسیب به مکانیزم انتخاب کند.
- انتقال خودکار. گشتاور حاصل از موتور از طریق گیربکس هیدرولیک (مبدل گشتاور یا کلاچ هیدرولیک) تأمین می شود. سیال در حال کار به عنوان کلاچ در مکانیزم عمل می کند. به عنوان یک قاعده ، یک جعبه دنده سیاره ای را هدایت می کند. کل سیستم توسط یک واحد کنترل الکترونیکی کنترل می شود که داده های بسیاری از سنسورها را تجزیه و تحلیل می کند و نسبت دنده را متناسب با آن انتخاب می کند. در میان جعبه های اتوماتیک ، تغییرات بسیاری وجود دارد که از طرح های عملیاتی مختلف (بسته به سازنده) استفاده می کنند. حتی مدلهای اتوماتیک با کنترل دستی نیز وجود دارد.
- انتقال رباتیک. این KP ها نیز انواع خاص خود را دارند. انواع برقی ، هیدرولیکی و ترکیبی وجود دارد. در طراحی ، این ربات اساساً شبیه جعبه دنده دستی است که فقط دارای کلاچ دوگانه است. اولی گشتاور را از موتور به چرخ های محرک تأمین می کند ، در حالی که دومی مکانیسم درگیری دنده بعدی را به طور خودکار آماده می کند.
- انتقال CVT. در یک نسخه رایج ، تغییر دهنده از دو قرقره تشکیل شده است که توسط یک تسمه (یک یا چند) بهم متصل می شوند. اصل کار به شرح زیر است. قرقره از هم جدا شده و یا قیچی می شود و باعث می شود تا کمربند به یک عنصر قطر بزرگتر یا کوچکتر برود. از این رو ، نسبت دنده تغییر می کند.
در اینجا یک جدول مقایسه هر نوع جعبه با مزایا و معایب آنها آورده شده است.
| نوع جعبه: | اصل عمل | مزایا | محدودیت ها |
| MKPP | تعویض دستی ، دنده هماهنگ شده. | ساختار ساده ، ارزان برای تعمیر و نگهداری ، باعث صرفه جویی در مصرف سوخت می شود. | یک مبتدی باید به کار همزمان پدال کلاچ و گاز عادت کند ، مخصوصاً هنگام راه اندازی تپه. همه نمی توانند بلافاصله دنده مناسب را روشن کنند. نیاز به استفاده روان از کلاچ دارد. |
| گیربکس اتوماتیک | پمپ هیدرولیک فشار سیال کار را ایجاد می کند ، توربین را تحریک می کند و چرخش را به چرخ دنده سیاره منتقل می کند. | راحت رانندگی کنید. در روند تعویض دنده نیازی به مداخله راننده ندارد. دنده ها را تغییر می دهد و از کل منبع موتور نهایت استفاده را می کند. عامل انسانی را از بین می برد (وقتی راننده به طور تصادفی به جای سرعت سوم سرعت اول را روشن می کند). دنده ها را هموار تغییر می دهد. | هزینه نگهداری بالا جرم بیشتر از جعبه دنده دستی است. در مقایسه با نوع قبلی انتقال ، این یکی در مصرف سوخت بالاتر است. کارایی و پویایی به خصوص با سبک رانندگی اسپرت پایین است. |
| ربات | کلاچ دوتایی به شما امکان می دهد دنده بعدی را برای درگیری هنگام رانندگی آماده کنید. در اکثر مواقع ، حتی انتقال نیروها به یک گروه و افراد عجیب و غریب به گروه دیگر گره خورده است. از نظر داخلی شبیه جعبه مکانیکی است. | حداکثر صاف بودن سوئیچینگ. نیازی به مداخله راننده در روند کار ندارد. مصرف سوخت اقتصادی کارایی و پویایی بالا. بعضی از مدل ها توانایی انتخاب حالت کار را دارند. | پیچیدگی مکانیسم منجر به قابلیت اطمینان پایین ، نگهداری مکرر و گران قیمت آن می شود. به سختی شرایط سخت جاده را تحمل می کند. |
| واریاتور (CVT) | گشتاور مانند یک ماشین اتوماتیک با استفاده از مبدل گشتاور منتقل می شود. تعویض دنده با حرکت قرقره شافت محرک انجام می شود که باعث تسریع تسمه به موقعیت دلخواه می شود و این باعث افزایش یا کاهش نسبت دنده می شود. | سوئیچینگ بدون حرکت تند و سریع ، در مقایسه با اتوماتیک معمولی پویاتر است. کمی صرفه جویی در مصرف سوخت امکان پذیر است. | در واحدهای قدرتمند قدرت استفاده نمی شود ، زیرا انتقال تسمه است. هزینه نگهداری بالا نیاز به عملکرد صحیح سنسورهایی است که از طریق آنها سیگنال برای عملکرد CVT دریافت می شود. به سختی شرایط سخت جاده را تحمل می کند و یدک کشیدن را دوست ندارد. |
هنگام تصمیم گیری در مورد نوع گیربکس ، لازم است که نه تنها از توانایی های مالی پیش بروید ، بلکه تمرکز بیشتری بر مناسب بودن این جعبه برای ماشین است. بیهوده نیست که تولید کنندگان کارخانه هر واحد قدرت را با یک جعبه خاص جفت می کنند.
گیربکس دستی برای راننده فعال که از پیچیدگی های کنترل سرعت بالا اتومبیل آگاهی دارد ، مناسب تر است. دستگاه مناسب تر برای کسانی است که راحتی را دوست دارند. این ربات مصرف سوخت مناسبی را تأمین می کند و برای رانندگی اندازه گیری شده سازگار است. برای دوستداران نرم ترین کارکرد دستگاه ، یک دستگاه تغییر دهنده مناسب است.
از نظر مشخصات فنی ، اشاره به جعبه عالی غیرممکن است. هر کدام از آنها در شرایط خاص خود و با مهارت های خاص رانندگی خوب هستند. در یک حالت ، کار با انواع گیربکس های اتوماتیک برای مبتدی آسان تر است ؛ در مورد دیگر ، توسعه مهارت استفاده از مکانیک ترجیح داده می شود.
سوالات و پاسخ ها:
گیربکس چگونه کار می کند؟ گیربکس دستی از مجموعه ای از دنده ها تشکیل شده است که نسبت های مختلف دنده را تشکیل می دهند. گیربکس اتوماتیک مجهز به مبدل گشتاور و قرقره های با قطر متغیر (واریاتور) است. این ربات آنالوگ مکانیک است، فقط با یک کلاچ دوبل.
داخل گیربکس چیه؟ در داخل هر گیربکس یک شفت محرک و یک شفت محرک وجود دارد. بسته به نوع جعبه، بر روی شفت ها یا قرقره یا چرخ دنده نصب می شود.
