Коробки передач грузовых автомобилей

Коробки передач грузовых автомобилей

 

Широкий спектр грузовых автомобилей, в особенности автомоби­лей для внутригородских и дальних перевозок, а также перевозок стройматериалов, требует соз­дания коробок передач, специально предназна­ченных для таких режимов эксплуатации.

 

Ниже перечислены различные конструктивные типы механических коробок передач, разрабо­танные компанией ZF для грузовых автомоби­лей разного назначения. Они разделяются на 3 группы:

  • Коробки передач Ecolite:
    • с 5 передачами (для легких грузовиков с дви­гателями мощностью от 50 до 120 кВт);
    • с 6 передачами или 12 ступенями (для грузо­виков среднего класса с двигателями мощ­ностью от 110 до 180 кВт);
  • Коробки передач Ecomid:
    • с 9 передачами или 16 ступенями (для грузо­виков среднего класса с мощностью двига­телей от 180 до 240 кВт);
  • Коробки передач Ecosplit:
    • с 16 ступенями (для тяжелых грузовиков с мощностью двигателей от 220 до 400 кВт).

 

Важные отличительные особенности этих ко­робок передач:

  • Высокий удельный вес благодаря легкосплав­ному корпусу и компактной конструкции;
  • Низкие и равномерные усилия переключения передач благодаря новейшим короткоходным и двухконусным синхронизаторам;
  • Большой диапазон передаточных отношений с оптимальной градацией передач;
  • Наличие вариантов исполнения с прямой или повышающей высшей передачей.

 

К серии Ecolite относится, к примеру, модель S 6-66, рассчитанная на передачу крутящего мо­мента до 750 Н-м (рис. 46 «Шестиступенчатая коробка передач серии Ecolite, модель S 6-66«).

 

. Шестиступенчатая коробка передач серии Ecolite, модель S 6-66

 

Максимальное передаточное отношение, кото­рое можно получить с помощью шестиступенча­той коробки передач, составляет i = 9,0.

На грузовых автомобилях для дальних пере­возок используются шестиступенчатые коробки передач со встроенным передним делителем. Эта дополнительная зубчатая передача, расположен­ная перед основной коробкой передач, обеспечи­вает — как показано на рисунке 47 «Шестиступенчатая коробка передач со встроенным передним делителем» — второе по­стоянное передаточное отношение, которое чаще всего выполнено как повышающая передача с i — 0,83.

 

Шестиступенчатая коробка передач со встроенным передним делителем

 

Разделение и одновременное расширение диапазона передаточных отношений благодаря встроенному делителюПопеременное включение двух постоянных передаточных отношений L и S («медленная груп­па» — «быстрая группа») удваивает имеющиеся шесть ступеней коробки передач, то есть каждый интервал передаточных отношений делится попо­лам, в результате чего весь диапазон передаточ­ных отношений разделяется на 12 ступеней.

Таким образом, блок делителя делает манеру езды более экономичной, всегда обеспечивая вы­бор «идеальной» ступени и, тем самым, правиль­ное соотношение мощности двигателя и режима движения.

Чтобы лучше понять все вышесказанное, см. таблицу 4 «Передаточные отношения с делителем и без него» и рисунок 48 «Разделение и одновременное расширение диапазона передаточных отношений благодаря встроенному делителю«, которые иллю­стрируют разделение (L и S) и одновременное расширение диапазона передаточных отношений прямой передачи (9,06-1,0) за счет встроенного блока делителя с i = 0,83.

 

Передаточные отношения с делителем и без него

 

На рисунке 49 «Конструкция шестиступенчатой коробки передач модели S 6-66 и схема передачи крутящего момента на разных ступенях» показана коробка передач модели S 6-66 со встроенным передним делите­лем и схема передачи крутящего момента на от­дельных передачах в медленной (L) и быстрой (S) группах.

 

Конструкция шестиступенчатой коробки передач модели S 6-66 и схема передачи крутящего момента на разных ступенях

 

Управление делителем осуществляется с по­мощью пневмопривода и системы управления, которая — как видно из рисунка 50 «Схема принципиального устройства пневматического привода переключения ступеней делителя» — состоит из клапана управления делителем (1) на рычаге переключения передач, пускового клапана (10), управляемого педалью сцепления, и рабочего цилиндра двойного действия (12) со встроенным ускорительным клапаном (11).

 

Схема принципиального устройства пневматического привода переключения ступеней делителя

 

Перед тем, как переключить передачу, водитель с помощью клапана управления (1) и ускоритель­ного клапана (11) выбирает требуемую группу (L или S) делителя. Только после полного разъедине­ния сцепления пусковой клапан (10) активизирует подачу сжатого воздуха к рабочему цилиндру (12) и дальнейшее переключение передач выполняется в соответствии с выбранной группой.

 

Коробки передач серии Ecomid имеют встро­енный задний делитель. Девятиступенчатые модификации этой серии, используемые преимуще­ственно на грузовых автомобилях для перевозки стройматериалов, представляют собой блок из четырех передач с отдельной понижающей пе­редачей скользящими шестернями и дополни­тельным задним делителем в виде планетарной передачи. Примером такой конструкции является коробка передач модели 9 S 109 (рис. 51).

 

Коробка передач 9 S109 серии Ecomid

 

При подключении заднего делителя количе­ство передач в блоке из четырех передач удваивается. При этом получаются два положения пере­ключения — «медленная группа» (L) с передачами 1-4 и «быстрая группа» (S) с передачами 5-8. Та­ким образом, вместе с понижающей передачей в распоряжении водителя имеются в общей слож­ности девять последовательно переключаемых передач переднего хода. Схема передачи крутящего момента изображена на рисунке 52.

 

Схема передачи крутящего момента в коробке передач с задним делителем

 

Работа планетарной передачи в качестве заднего делителя производится следующим образом (рис. 53 «Устройство планетарной передачи«). Когда клапан управления делителем находится в положении «Ь>, коронная шестерня (1) остается неподвижной. Приводимые в движение солнечной шестерней (вторичным валом) (2) планетарные шестерни (3) — и, тем самым, водило планетарной передачи (первичный вал) (4) — перекатываются по неподвижной коронной шестерне.

 

Устройство планетарной передачи

 

При этом возникает следующее передаточное отношение (на примере модели 9 S 109):

i = Zкоронной шестерни/ Z солнечной шестерни +1 = 86/34+1 = 3,53

«+1» связано с тем, что водило планетарной передачи совершает один оборот, в то время как солнечная шестерня — 2,53 оборота.

При перемещении клапана управления делите­лем в положение «S» коронная шестерня жестко соединяется с водилом планетарной передачи. В результате планетарная передача работает как единый блок без изменения передаточного отно­шения (i = 1,0).

 

В коробках передач с задним делителем пере­ключение основных передач осуществляется с помощью механического привода, а переключе­ние групп делителя — с помощью пневматическо­го механизма. При этом существуют две различ­ных схемы переключения передач (рис. 54 «Схемы переключения ступеней в четырехступенчатой коробке передач с задним делителем«).

 

Схемы переключения ступеней в четырехступенчатой коробке передач с задним делителем

 

При переключении с двойным Н каждой от­дельной передаче соответствует определенное положение в схеме переключения передач (рис. 54 слева). При этом переключение групп делителя L и S осуществляется автоматически при смене канала 3/4 на 5/6, то есть при переключении после четвертой на пятую передачу или наоборот.

При переключении с наложением Н (рис. 54 справа) положениям 1-4 рычага переключения передач соответствуют по две передачи. Это означает, что при переключении с четвертой на пятую передачу или наоборот сначала необходи­мо выбрать группу делителя с помощью клапана управления делителем на рычаге переключения передач.

 

Система управления для переключения с двой­ным Н изображена на рисунке 55 «Схема принципиального устройства механизма переключения передач по схеме «с двойным Н»«. Она состо­ит из переключающего клапана (1) и рабочего цилиндра двойного действия (2), встроенного в коробку передач. Переключающий клапан акти­визируется с помощью управляющего вала (3) блока основных четырех ступеней коробки пере­дач и разблокирует подачу сжатого воздуха к рабочему цилиндру только при нейтральном по­ложении рычага переключения передач.

 

Схема принципиального устройства механизма переключения передач по схеме «с двойным Н»:

 

Ступени передаточных отношений для коробки передач с передним и задним делителями (без понижающей передачи)При установке на грузовых автомобилях для дальних перевозок коробка передач с задним делителем комбинируется с передним делителем, который в этом случае устанавливается перед блоком четырех основных ступеней (без понижа­ющей передачи). Таким образом можно получить коробку передач с 16 ступенями (2x4x2 =16) (рис. 56 «Ступени передаточных отношений для коробки передач с передним и задним делителями (без понижаю­щей передачи)«).

Подобные коробки передач есть в арсенале производителей грузовых автомобилей Mercedes- Benz, Volvo и Scania. В сочетании с двигателями, получившими систему турбонаддува, они явля­ются идеальным вариантом, прежде всего, для перевозок на дальние расстояния.

Многоступенчатые коробки передач с тонкой градацией ступеней, такие, как изображенная модель 16 S 221 из серии ZF Ecosplit, даже получили у водителей-дальнобойщиков прозвище «Skip and split». Это означает, что во­дитель не должен последовательно переключать все 16 ступеней, а может «перепрыгивать» через передачи в зависимости от загрузки автомобиля и режима его движения.

 

Электронно-пневматическая система переключения передач (EPS)

 

Для облегчения переключения передач и вы­бора правильной передачи на грузовых ав­томобилях специалистами Mercedes-Benz была разработана система EPS (Elektronisch Pneumatische Schaltung). Она используется в 16-ступенчатых коробках передач, представляю­щих собой блок из четырех основных передач с подключенными передним и задним делителем. Конкуренты тоже не дремали, и сегодня автомати­зированные механические коробки передач есть в арсенале у всех производителей автомобилей промышленного назначения. Среди них такие из­вестные компании, как Scania (Opticruise) и Volvo (i-Shift). Iveco, MAN и Renault делают ставку на коробки передач производства ZF (Zahnradfabrik Friedrichshafen) — AS-Tronic. Эта коробка пере­дач работает без синхронизации, а синхронное вращение валов обеспечивается исключительно электронным блоком двигателя.

 

На рисунке 58 «Схематическое изображение электронно-пневматической системы переключения передач EPS»  наглядно показано, какие агрегаты относятся к системе EPS.

 

Схематическое изображение электронно-пневматической системы переключения передач EPS

 

 

Процесс переключения передач

 

Блок управления анализирует входные дан­ные, такие, как команды на переключение пере­дач, частота вращения вторичного вала коробки передач, положение рычага переключения пере­дач. После этого блок управления активизирует соответствующие электромагнитные клапаны с помощью рабочих цилиндров, выполняющих переключения в основном пневматическим спо­собом. При переключении на более высшую или более низшую передачу переключение выполня­ется только на одном уровне (по одному ходу ры­чага переключения) и только при нажатой педали сцепления. Как правило, рычаг переключения передач в электронно-пневматической системе всегда находится в среднем положении, даже при включенной передаче. Чтобы выполнить пере­ключение на более высшую или более низшую передачу, необходимо при нажатой педали сце­пления переместить рычаг переключения пере­дач вперед или назад. При перемещении рычага влево включается нейтральное положение. Рычаг переключения передач должен сначала двигаться в соответствующем направлении до возникнове­ния ощутимого сопротивления. Когда сопротив­ление возрастает настолько, что рычаг не может двигаться дальше, это означает, что передача включена. После этого можно отпустить педаль сцепления и рычаг переключения передач. Номер включенной передачи отображается на дисплее. Если при переключении на более низшую пере­дачу раздается предупреждающий звуковой сиг­нал, передача не переключается, чтобы избежать превышения максимально допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя.

 

На рычаге переключения передач, кроме двух­позиционного переключателя групп переднего делителя, находится так называемая функцио­нальная кнопка. Если при переключении на более высшую или более низшую передачу одновремен­но нажать на эту кнопку, система «перепрыгнет» через одну передачу. При включении передачи за­днего хода (что возможно только из нейтрального положения на стоящем автомобиле), необходимо в любом случае нажать функциональную кнопку. В случае включения передачи из нейтрально­го положения во время движения, электронный блок сам выберет передачу, соответствующую скорости движения или частоте вращения ко­ленчатого вала двигателя. Переключение групп переднего делителя осуществляется с помощью двухпозиционного переключателя («медленная группа» (L)/«быстрая группа» (S)) через сцепле­ние, которое необходимо выжать тотчас после нажатия на переключатель. Кроме этого, преду­смотрен аварийный выключатель (вращающийся регулятор). В случае отказа электронного блока с помощью пневматического привода можно при­нудительно выбрать нейтральное положение ры­чага, включить вторую или четвертую передачи, а также передачу заднего хода.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *