Các thiết bị và nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc

Để một chiếc ô tô có thể di chuyển trên đường, dưới mui xe chưa đủ phải có một động cơ mạnh mẽ và hiệu quả. Mômen xoắn từ trục khuỷu bằng cách nào đó phải được truyền đến các bánh dẫn động của xe.

Với mục đích này, một cơ chế đặc biệt đã được tạo ra - hộp số. Hãy xem xét cấu trúc và mục đích của nó, cũng như các sửa đổi KP khác nhau như thế nào.

Mục đích của hộp số

Tóm lại, hộp số được thiết kế để truyền mô-men xoắn từ bộ phận truyền động đến các bánh xe. Hộp số này cũng chuyển đổi tốc độ trục khuỷu để người lái có thể tăng tốc xe mà không cần vặn động cơ đến vòng tua máy tối đa.

Cơ chế này phù hợp với các thông số của động cơ đốt trong nhằm tận dụng tối đa toàn bộ tài nguyên động cơ mà không làm hỏng các bộ phận của nó. Nhờ có bộ truyền động, máy có thể tiến và lùi.

Tất cả các xe ô tô hiện đại đều có hộp số cho phép bạn tạm thời vô hiệu hóa khớp nối cứng của trục khuỷu với các bánh lái. Ví dụ, điều này cho phép xe chạy không tải, tiếp cận đèn giao thông một cách thuận lợi. Cơ chế này cũng cho phép bạn không tắt động cơ khi xe dừng. Điều này là cần thiết để sạc lại pin và vận hành thiết bị bổ sung, chẳng hạn như máy điều hòa không khí.

Mỗi đề xuất thương mại phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Cung cấp sức kéo cho xe và mức tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm, tùy thuộc vào công suất và khối lượng của động cơ;
• Dễ sử dụng (người lái xe không bị phân tâm khỏi đường khi thay đổi tốc độ xe);
• Không gây tiếng ồn trong quá trình hoạt động;
• Độ tin cậy và hiệu quả cao;
• Kích thước tối thiểu (càng nhiều càng tốt trong trường hợp xe mạnh).

Thiết bị hộp số

Trong suốt lịch sử của ngành công nghiệp ô tô, cơ chế này không ngừng được hiện đại hóa, do đó ngày nay có rất nhiều loại hộp số có nhiều điểm khác biệt đáng kể.

Thiết bị của bất kỳ hộp số nào bao gồm:

• Nhà ở. Nó chứa tất cả các bộ phận cần thiết đảm bảo khớp nối của động cơ với trục truyền động, từ đó chuyển động quay được cung cấp cho các bánh xe.
• Hồ chứa dầu. Vì trong cơ chế này, các bộ phận tiếp xúc với nhau dưới tải trọng nặng, nên việc bôi trơn đảm bảo làm mát chúng và tạo ra một lớp màng dầu bảo vệ chống mài mòn sớm trên các bánh răng.
• Cơ cấu truyền tốc độ. Tùy thuộc vào loại hộp, cơ cấu có thể bao gồm trục, một bộ bánh răng, một bánh răng hành tinh, một bộ biến mô, đĩa ma sát, dây đai và ròng rọc.

Phân loại KP

Có một số tham số mà tất cả các hộp được phân loại. Có sáu dấu hiệu như vậy. Trong mỗi chúng, mômen quay được cung cấp cho bánh xe truyền động theo nguyên lý riêng và có phương pháp chọn bánh răng khác nhau.

Bằng cách truyền tải dòng điện

Danh mục này bao gồm các KP sau:

• Hộp số cơ khí. Trong sửa đổi này, việc ngắt điện được thực hiện bởi một bộ truyền động bánh răng.
• Hộp số có trục đồng trục. Chuyển động quay cũng được truyền qua một đầu tàu bánh răng, chỉ các phần tử của nó được làm theo hình nón hoặc hình trụ.
• Hành tinh. Chuyển động quay được truyền qua một bộ bánh răng hành tinh, các bánh răng của chúng nằm trên một mặt phẳng.
• Cơ thủy. Trong bộ truyền động như vậy, bộ truyền động cơ khí (chủ yếu là kiểu hành tinh) được sử dụng cùng với bộ biến mô hoặc khớp nối chất lỏng.
• Hộp số vô cấp. Đây là loại hộp số không sử dụng bộ truyền bước. Thông thường, cơ chế như vậy hoạt động cùng với khớp nối chất lỏng và kết nối dây đai.

Theo số lượng trục chính với bánh răng

Khi phân loại hộp số theo số trục, chúng được phân biệt:

• Với hai trục và bánh răng một cấp của trục. Không có ổ đĩa trực tiếp trong các hộp số này. Thông thường, những thay đổi như vậy có thể được tìm thấy trong các xe dẫn động cầu trước. Một số mẫu có động cơ gắn phía sau cũng có hộp tương tự.
• Với ba trục và bánh răng hai giai đoạn của trục. Trong loại này, có các phiên bản với trục đồng trục và không đồng trục. Trong trường hợp đầu tiên, có một đường truyền trực tiếp. Về mặt cắt ngang, nó có kích thước nhỏ hơn và chiều dài lớn hơn một chút. Hộp như vậy được sử dụng trong các xe ô tô dẫn động cầu sau. Danh mục con thứ hai không có đường truyền trực tiếp. Về cơ bản, sửa đổi này được sử dụng cho các loại xe dẫn động bốn bánh và máy kéo.
• Với nhiều trục. Trong loại hộp số này, các trục có thể có số lần ăn khớp tuần tự hoặc không tuần tự. Các hộp số này được sử dụng chủ yếu trong máy kéo và máy công cụ. Điều này cho phép nhiều bánh răng hơn.
• Không có trục. Các trạm kiểm soát như vậy không được sử dụng trong giao thông thông thường. Trong số các mô hình như vậy có phiên bản đồng trục và không thẳng hàng. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các bể chứa.

Phân loại hộp giảm tốc hành tinh

Hộp số hành tinh được chia theo các thông số sau:

• Hai, ba, bốn hoặc nhiều bậc tự do khi ngắt tất cả các phần tử ma sát;
• Loại bánh răng hành tinh được sử dụng trong cơ chế là epicyclic (thân răng chính có sự sắp xếp bên trong hoặc bên ngoài của răng).

Theo phương pháp kiểm soát

Trong danh mục này có các hộp như vậy:

• Hướng dẫn sử dụng. Trong các mô hình như vậy, người lái xe chọn các thiết bị mong muốn. Có hai loại hộp số tay: chuyển số được thực hiện bởi nỗ lực của người lái xe hoặc thông qua một servo. Trong cả hai trường hợp, điều khiển được thực hiện bởi một người, chỉ loại thứ hai của hộp số có thiết bị trợ động. Nó nhận một tín hiệu từ người lái xe, và sau đó thiết lập bánh răng đã chọn. Các máy thường sử dụng truyền động servo thủy lực.
• Tự động. Bộ phận điều khiển điện tử xác định một số yếu tố (mức độ nhấn chân ga, tải trọng từ các bánh xe, tốc độ trục khuỷu, v.v.) và trên cơ sở này, nó tự xác định thời điểm chuyển số lên hoặc xuống.
• Người máy. Đây là hộp cơ điện. Trong đó, bánh răng được bật ở chế độ tự động, chỉ có điều thiết bị của nó giống như của những người thợ cơ khí thông thường. Khi bộ truyền rô-bốt làm việc, người lái xe không tham gia chuyển số. Bộ phận điều khiển tự xác định khi nào cần lắp bánh răng nào. Trong trường hợp này, việc chuyển đổi xảy ra gần như không thể nhận thấy.

Theo số lượng bánh răng

Cách phân loại này là đơn giản nhất. Trong đó, tất cả các hộp được chia cho số bánh răng, ví dụ, bốn, năm sáu, v.v. Danh mục này không chỉ bao gồm các mô hình thủ công mà còn bao gồm các mô hình tự động.

Các loại truyền động

Cách phân loại phổ biến nhất là theo loại hộp:

• Cơ học. Ở những mẫu xe này, việc chọn và chuyển số hoàn toàn do người lái thực hiện. Về cơ bản nó là một hộp số với một số trục, hoạt động thông qua một bộ truyền bánh răng.
• Máy móc. Hộp số này hoạt động ở chế độ tự động. Việc lựa chọn một hộp số phù hợp dựa trên các thông số mà hệ thống điều khiển hộp số đo được.
• Robot là một loại hộp số cơ khí. Thiết kế của sửa đổi này thực tế không khác gì so với cơ học thông thường: nó có một ly hợp và các bánh răng được tham gia thông qua kết nối của bánh răng tương ứng trên trục dẫn động. Chỉ có điều khiển lựa chọn bánh răng được điều khiển bởi máy tính, không phải trình điều khiển. Ưu điểm của việc truyền như vậy là chuyển số trơn tru nhất có thể.

Hộp số thiết kế cụ thể

Ngoài các hộp số đã biết, các sửa đổi độc đáo cũng có thể được sử dụng trên xe. Các loại hộp này có thiết kế đặc trưng, ​​nguyên lý hoạt động riêng.

Bezvalnaya KP

Các hộp số không sử dụng trục với một bộ bánh răng hoàn chỉnh được gọi là không trục. Trong thiết kế của chúng, chúng có một số hàng bánh răng nằm trên hai trục song song. Các bánh răng được kết nối bằng cách khóa ly hợp.

Các bánh răng nằm trên hai trục. Hai trong số chúng được cố định chặt chẽ: trên đầu dẫn nó được cài đặt ở hàng đầu tiên và trên nô lệ - ở hàng cuối cùng. Các bánh răng trung gian nằm trên chúng có thể đóng vai trò dẫn động hoặc dẫn động, tùy thuộc vào tỷ số truyền được tạo ra.

Sự sửa đổi này cho phép tăng truyền dẫn theo cả hai hướng. Một ưu điểm khác của việc truyền tải như vậy là phạm vi công suất của hộp tăng lên. Một trong những nhược điểm nghiêm trọng nhất là sự hiện diện bắt buộc của hệ thống tự động phụ trợ, với sự trợ giúp của việc chuyển số được thực hiện.

Hộp số không đồng bộ

Một loại hộp cụ thể khác là hộp không đồng bộ, hoặc hộp trong thiết kế không có bộ đồng bộ hóa. Đây có thể là loại lưới cố định hoặc loại bánh răng trượt.

Để chuyển số trong một chiếc hộp như vậy, người lái xe phải có một kỹ năng nhất định. Anh ta phải có khả năng đồng bộ hóa độc lập chuyển động quay của bánh răng và khớp nối, xác định thời gian chuyển từ bánh răng sang bánh răng, cũng như cân bằng tốc độ quay của trục khuỷu với bộ đồng tốc. Các chuyên gia gọi quy trình này là chỉnh lại hoặc bóp hai lần ly hợp.

Để thực hiện chuyển số trơn tru, người lái xe phải có kinh nghiệm vận hành các cơ chế đó. Một kiểu truyền động tương tự được lắp trong máy kéo Mỹ, xe máy, đôi khi trong máy kéo và xe thể thao. Trong hộp số không đồng bộ hiện đại, ly hợp có thể được bỏ qua.

Hộp số cam

Hộp cam là một loại mô hình không đồng bộ. Sự khác biệt là hình dạng của các răng chia lưới. Để nâng cao hiệu quả của hộp số, người ta sử dụng hình dạng chữ nhật hoặc biên dạng cam của răng.

Những hộp như vậy rất ồn, do đó chúng được sử dụng trong các loại xe hạng nhẹ, chủ yếu là xe đua. Trong quá trình thi đấu, yếu tố này không được chú ý đến, nhưng ở một chiếc xe bình thường, bộ truyền động như vậy sẽ không mang lại cơ hội để tận hưởng cảm giác lái.

KP tuần tự

Hộp số tuần tự là loại hộp số trong đó việc sang số hoặc sang số chỉ được thực hiện bằng một bước. Để làm điều này, một tay cầm hoặc công tắc chân (trên xe máy) được sử dụng, cho phép bạn di chuyển bánh trong giỏ chỉ một vị trí tại một thời điểm.

Hộp số tự động như Tiptronic có nguyên lý hoạt động tương tự nhưng nó chỉ mô phỏng hoạt động của hộp số này. Hộp số tuần tự cổ điển được lắp trên xe F-1. Chuyển đổi tốc độ trong chúng được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chuyển số mái chèo.

CP dự kiến

Ở phiên bản cổ điển, hộp số lựa chọn trước yêu cầu lựa chọn sơ bộ hộp số tiếp theo trước khi hộp số được chuyển sang. Nó thường trông như thế này. Trong khi xe đang chuyển động, người lái xe đặt số tiếp theo trên bộ chọn. Cơ cấu đang chuẩn bị chuyển số, nhưng nó đã thực hiện theo lệnh, ví dụ, sau khi nhấn ly hợp.

Trước đây, các hộp số như vậy được sử dụng trong các thiết bị quân sự với bộ truyền không đồng bộ, không trục hoặc truyền động hành tinh. Những sửa đổi hộp như vậy giúp vận hành các cơ chế phức tạp dễ dàng hơn cho đến khi các hộp cơ khí và tự động đồng bộ được phát triển.

Hiện nay một hộp lựa chọn trước được sử dụng, nhưng nó thường được gọi là hộp số ly hợp kép. Trong trường hợp này, máy tính tự chuẩn bị quá trình chuyển đổi sang tốc độ mong muốn bằng cách kết nối trước một trục phù hợp với bánh răng gắn vào đĩa chưa được cố định. Một tên gọi khác của loại này trong thiết kế hiện đại là rô bốt.

Lựa chọn hộp số. Còn gì tốt hơn?

Nhiều hộp số được liệt kê chỉ được sử dụng trên các thiết bị đặc biệt hoặc trong máy công cụ. Các hộp số chính được sử dụng rộng rãi trong vận tải nhẹ là:

• Truyền dẫn bằng tay. Đây là kiểu truyền đơn giản nhất. Để truyền chuyển động quay từ bộ công suất đến trục hộp số, người ta sử dụng giỏ ly hợp. Bằng cách nhấn bàn đạp, người lái xe ngắt trục truyền động của hộp khỏi động cơ, điều này cho phép anh ta, mà không gây hại cho cơ chế, chọn một bánh răng phù hợp với một tốc độ nhất định.
• Hộp số tự động. Mômen từ động cơ được cung cấp thông qua một bộ truyền thủy lực (bộ biến mô hoặc ly hợp thủy lực). Chất lỏng làm việc hoạt động như một ly hợp trong cơ cấu. Nó truyền động, như một quy luật, một hộp số hành tinh. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi một bộ phận điều khiển điện tử phân tích dữ liệu từ nhiều cảm biến và lựa chọn tỷ số truyền cho phù hợp. Trong số các hộp tự động, có nhiều sửa đổi sử dụng các sơ đồ hoạt động khác nhau (tùy thuộc vào nhà sản xuất). Thậm chí có những mô hình tự động với điều khiển bằng tay.
• Truyền động bằng rô bốt. Các KP này cũng có giống riêng. Có loại điện, thủy lực và loại kết hợp. Về thiết kế, robot về cơ bản tương tự như hộp số sàn, chỉ khác là có ly hợp kép. Đầu tiên cung cấp mô-men xoắn từ động cơ đến các bánh xe, và hộp thứ hai tự động chuẩn bị cơ cấu để chuyển số tiếp theo.
• Hộp số vô cấp CVT. Trong một phiên bản thông thường, biến thể bao gồm hai ròng rọc, được kết nối với nhau bằng dây đai (một hoặc nhiều). Nguyên lý hoạt động như sau. Ròng rọc mở rộng hoặc trượt, làm cho dây đai chuyển động đến phần tử có đường kính lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Từ đó, tỷ số truyền thay đổi.

Dưới đây là bảng so sánh của từng loại hộp với ưu nhược điểm của chúng.

Loại hộp:	Nguyên tắc hoạt động	nhân phẩm	Hạn chế
MKPP	Sang số bằng tay, sang số đồng bộ.	Kết cấu đơn giản, sửa chữa và bảo dưỡng rẻ, tiết kiệm nhiên liệu.	Người mới bắt đầu cần phải làm quen với hoạt động đồng bộ của ly hợp và bàn đạp ga, đặc biệt là khi khởi hành trên dốc. Không phải ai cũng có thể sang số phù hợp ngay lập tức. Yêu cầu sử dụng ly hợp trơn tru.
Hộp số tự động	Bơm thủy lực tạo ra áp suất của chất lỏng làm việc, dẫn động tuabin và truyền chuyển động quay tới bánh răng hành tinh.	Lái xe thoải mái. Không yêu cầu người lái can thiệp trong quá trình sang số. Thay đổi bánh răng, tận dụng tối đa toàn bộ tài nguyên động cơ. Loại bỏ yếu tố con người (khi người lái vô tình bật tốc độ đầu tiên thay vì tốc độ thứ ba). Sang số nhẹ nhàng.	Chi phí bảo trì cao. Khối lượng lớn hơn so với hộp số tay. So với loại hộp số trước, loại hộp số này sẽ tiêu hao nhiên liệu cao hơn. Hiệu quả và tính năng động thấp hơn, đặc biệt là với phong cách lái thể thao.
Робот	Bộ ly hợp kép cho phép bạn chuẩn bị số tiếp theo để tham gia khi lái xe. Thông thường, các lần truyền chẵn được gắn với một nhóm và những lần truyền lẻ với nhóm khác. Bên trong tương tự như một hộp cơ khí.	Chuyển mạch mượt mà tối đa. Không yêu cầu tài xế can thiệp vào quá trình làm việc. Tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ. Hiệu quả cao và năng động. Một số mô hình có khả năng chọn chế độ hoạt động.	Sự phức tạp của cơ chế dẫn đến độ tin cậy thấp, bảo trì thường xuyên và tốn kém. Chịu đựng kém các điều kiện đường xá khó khăn.
Biến tần (CVT)	Mô-men xoắn được truyền bằng cách sử dụng một bộ biến mô, như trong máy tự động. Chuyển số được thực hiện bằng cách di chuyển puli trục truyền động, nó sẽ đẩy dây đai đến vị trí mong muốn, từ đó tỷ số truyền tăng hoặc giảm.	Chuyển đổi không bị giật, sống động hơn so với máy thông thường. Cho phép tiết kiệm nhiên liệu một chút.	Nó không được sử dụng trong các đơn vị điện mạnh, vì bộ truyền động là dây đai. Chi phí bảo trì cao. Yêu cầu hoạt động chính xác của các cảm biến, từ đó nhận được tín hiệu cho hoạt động của CVT. Khả năng chịu đựng kém của các điều kiện đường xá khó khăn và không thích kéo.

Khi quyết định lựa chọn loại hộp số, cần phải tiến hành không chỉ từ khả năng tài chính mà cần chú trọng hơn đến việc hộp số này có phù hợp với xe hay không. Không phải là không có gì mà các nhà sản xuất từ ​​nhà máy ghép nối mỗi bộ nguồn với một hộp cụ thể.

Hộp số sàn phù hợp hơn với những người lái xe năng động, những người hiểu rõ những điều phức tạp của việc điều khiển xe tốc độ cao. Máy phù hợp hơn với những người thích sự thoải mái. Robot sẽ cung cấp mức tiêu thụ nhiên liệu hợp lý và được điều chỉnh để lái xe được đo. Đối với những người yêu thích hoạt động trơn tru nhất của máy, một biến thể là phù hợp.

Về thông số kỹ thuật, không thể quy vào một chiếc hộp hoàn hảo. Mỗi người trong số họ đều tốt trong điều kiện riêng và với các kỹ năng lái xe cụ thể. Trong một trường hợp, người mới bắt đầu vận hành nhiều loại hộp số tự động sẽ dễ dàng hơn; trong một trường hợp khác, tốt hơn là phát triển kỹ năng sử dụng cơ khí.

Câu hỏi và trả lời:

Hộp số hoạt động như thế nào? Hộp số tay bao gồm một tập hợp các bánh răng tạo thành các tỷ số truyền khác nhau. Hộp số tự động được trang bị bộ biến mô và các puli có đường kính thay đổi (biến thể). Robot là một công cụ tương tự của cơ khí, chỉ với một ly hợp kép.

Có gì bên trong hộp số? Bên trong bất kỳ hộp số nào cũng có trục truyền động và trục dẫn động. Tùy thuộc vào loại hộp, có thể lắp ròng rọc hoặc bánh răng trên trục.