O dispositivo e principio de funcionamento da caixa de cambios

Para que un coche poida moverse na estrada, non basta con ter un motor potente e eficiente baixo o capó. O par do cigüeñal debe transmitirse dalgunha maneira ás rodas motrices do vehículo.

Para este propósito, creouse un mecanismo especial: unha caixa de cambios. Considere a súa estrutura e propósito, así como a diferenza das modificacións de KP.

O propósito da caixa de cambios

En resumo, a caixa de cambios está deseñada para transferir o par da unidade de potencia ás rodas motrices. A transmisión tamén converte a velocidade do cigüeñal para que o condutor poida acelerar o coche sen arrancar o motor a rpm máximas.

Este mecanismo combínase cos parámetros do motor de combustión interna para maximizar todo o recurso do motor sen danar as súas partes. Grazas á transmisión, a máquina pode avanzar e retroceder.

Todos os coches modernos teñen unha transmisión que permite desactivar temporalmente o acoplamento ríxido do cigüeñal coas rodas motrices. Isto permite que o coche ralentí, por exemplo, achegándose sen problemas a un semáforo. Este mecanismo tamén permite non apagar o motor cando o coche para. Isto é necesario para recargar a batería e para operar equipos adicionais, como un aire acondicionado.

Cada proposta comercial debe cumprir os seguintes requisitos:

• Proporcionar tracción do coche e consumo económico de combustible, dependendo da potencia e do volume do motor;
• Facilidade de uso (o condutor non debe distraerse da estrada ao cambiar a velocidade do vehículo);
• Non faga ruído durante a operación;
• Alta fiabilidade e eficiencia;
• Dimensións mínimas (na medida do posible no caso de vehículos potentes).

Dispositivo de caixa de cambios

Ao longo da historia da industria do automóbil, este mecanismo foi constantemente modernizado, debido ao cal hoxe en día existe unha gran variedade de transmisións que presentan moitas diferenzas significativas.

O dispositivo de calquera caixa de cambios inclúe:

• Vivenda. Contén todas as pezas necesarias que aseguran o acoplamento do motor ao eixe de transmisión, desde o que se transmite a rotación ás rodas.
• Depósito de petróleo. Dado que neste mecanismo as pezas entran en contacto entre si baixo unha forte carga, a lubricación garante o seu arrefriamento e crea unha película de aceite que protexe contra o desgaste prematuro dos engrenaxes.
• Mecanismo de transmisión de velocidade. Dependendo do tipo de caixa, o mecanismo pode incluír eixes, un conxunto de engrenaxes, unha engrenaxe planetaria, un convertedor de par, discos de fricción, correas e poleas.

Clasificación KP

Hai varios parámetros polos que se clasifican todas as caixas. Hai seis sinais deste tipo. En cada un deles, o par é subministrado á roda motriz segundo o seu propio principio e ten un método diferente de selección de marchas.

A través da transmisión do fluxo de enerxía

Esta categoría inclúe os seguintes CP:

• Caixa de cambios mecánica. Nesta modificación, a toma de forza realízase mediante un engranaje.
• Caixa de cambios con eixos coaxiais. A rotación tamén se transmite a través dun tren de engrenaxes, só os seus elementos están feitos en forma cónica ou cilíndrica.
• Planetaria. A rotación transmítese a través dun conxunto de engrenaxes planetarias, cuxas engrenaxes están situadas nun plano.
• Hidromecánica. Nesta transmisión úsase unha transmisión mecánica (sobre todo de tipo planetario) xunto cun convertedor de torque ou un acoplamento de fluído.
• CVT. Este é un tipo de caixa de cambios que non usa unha transmisión por pasos. Na maioría das veces, este mecanismo funciona xunto con un acoplamento de fluído e unha conexión de cinta.

Pola cantidade de eixes principais con engrenaxes

Ao clasificar as caixas de cambios polo número de eixes, distínguense:

• Con dous eixos e engrenaxe dunha soa etapa do eixo. Non hai unidade directa nestas transmisións. Na maioría das veces, estas modificacións pódense atopar nos coches con tracción dianteira. Algúns modelos con motores montados na parte traseira tamén teñen unha caixa similar.
• Con tres eixes e engrenaxe de dúas etapas do eixo. Nesta categoría, hai versións con eixes coaxiais e non coaxiais. No primeiro caso, hai unha transmisión directa. Na sección transversal, ten unhas dimensións máis pequenas e unha lonxitude lixeiramente maior. Estas caixas úsanse nos coches con tracción traseira. A segunda subcategoría non ten transmisión directa. Basicamente, esta modificación úsase en vehículos e tractores con tracción integral.
• Con varios eixos. Nesta categoría de caixa de cambios, os eixes poden ter un número de enganche secuencial ou non secuencial. Estas caixas de cambios úsanse principalmente en tractores e máquinas ferramentas. Isto permite máis engrenaxes.
• Sen fustes. Estes postos de control non se usan no transporte ordinario. Entre estes modelos hai versións coaxiais e non aliñadas. Úsanse principalmente en tanques.

Clasificación das caixas de cambios planetarias

As caixas de cambios planetarias divídense segundo os seguintes parámetros:

• Dous, tres, catro ou máis graos de liberdade cando todos os elementos de fricción están desconectados;
• O tipo de engrenaxe planetario empregado no mecanismo é epicíclico (a coroa principal ten unha disposición interna ou externa de dentes).

Por método de control

Nesta categoría, hai tales caixas:

• Manual. Nestes modelos, o condutor selecciona o equipo desexado. Hai dous tipos de transmisións manuais: o cambio realízase mediante os esforzos do condutor ou mediante un servo. En ambos os casos, o control é realizado por unha persoa, só a segunda categoría da caixa de cambios ten un dispositivo servo. Recibe un sinal do condutor e despois configura a marcha seleccionada. As máquinas adoitan empregar un servo accionamento hidráulico.
• Automático. A unidade de control electrónico determina varios factores (o grao de presión do acelerador, a carga procedente das rodas, a velocidade do cigüeñal, etc.) e, en base a isto, determina a si mesma cando se debe enganchar unha marcha arriba ou abaixo.
• Robot. Trátase dunha caixa electromecánica. Nel, as engrenaxes están acendidas en modo automático, só o seu dispositivo é como o da mecánica ordinaria. Cando a transmisión robótica funciona, o condutor non participa no cambio de marchas. A propia unidade de control determina cando enganchar a que marcha. Neste caso, o cambio ocorre case imperceptiblemente.

Pola cantidade de marchas

Esta clasificación é a máis sinxela. Nela, todas as caixas divídense polo número de engrenaxes, por exemplo, catro, cinco seis, etc. Esta categoría inclúe non só modelos manuais senón tamén automáticos.

Tipos de transmisión

A clasificación máis común é polo propio tipo de caixa:

• Mecánica. Nestes modelos, a selección e cambio de marcha faise exclusivamente polo condutor. Basicamente é unha caixa de cambios con varios eixes, que funciona a través dun tren de engrenaxes.
• Máquina. Esta transmisión funciona en modo automático. A selección dunha engrenaxe adecuada baséase nos parámetros que mide o sistema de control da caixa de cambios.
• O robot é unha especie de caixa de cambios mecánica. O deseño desta modificación non é practicamente diferente da mecánica convencional: ten un embrague e as engrenaxes acoplanse a través da conexión da engrenaxe correspondente no eixe accionado. Só o control de engrenaxes o controla o ordenador, non o condutor. A vantaxe de tal transmisión é o cambio máis suave posible.

Caixas de cambios específicas para o deseño

Ademais das transmisións coñecidas, tamén se poden empregar modificacións únicas nos vehículos. Este tipo de caixas teñen un deseño específico e, con el, o seu propio principio de funcionamento.

Bezvalnaya KP

As transmisións que non usan eixes premontados denomínanse sen eixe. No seu deseño, teñen varias filas de engrenaxes situadas en dous eixos paralelos. As engrenaxes están conectadas bloqueando as garras.

As engrenaxes están situadas en dous eixes. Dous deles están fixados firmemente: no líder instálase na primeira fila e no seguidor - na última. As engrenaxes intermedias situadas nelas poden desempeñar o papel de dirixir ou conducir, dependendo da relación de transmisión xerada.

Esta modificación permite aumentar a relación de transmisión en ambas as direccións. Outra vantaxe desta transmisión é o maior alcance de potencia da caixa. Un dos inconvenientes máis graves é a presenza obrigatoria dun sistema automático auxiliar coa axuda do cal se realizan cambios de marchas.

Caixa de cambios non sincronizada

Outro tipo de caixas específicas é unha sincronizada ou que non ten sincronizadores no seu deseño. Pode ser un tipo de malla permanente ou tipo de engrenaxe deslizante.

Para cambiar de marcha nunha caixa deste tipo, o condutor debe ter certa habilidade. Debe ser capaz de sincronizar de xeito independente a rotación de engrenaxes e acoplamientos, determinando o tempo de transición de engrenaxe a engrenaxe, así como igualando a velocidade de rotación do cigüeñal co acelerador. Os profesionais refírense a este procedemento como rebasado ou dobre presión do embrague.

Para realizar un desprazamento suave, o condutor debe ter experiencia no funcionamento destes mecanismos. Un tipo de transmisión similar instálase en tractores, motocicletas americanos, ás veces en tractores e coches deportivos. Nas transmisións modernas non sincronizadas pódese omitir o embrague.

Caixa de cambios de leva

As caixas de leva son unha especie de modelo non sincronizado. A diferenza é a forma dos dentes de mallas. Para mellorar a eficiencia da caixa de cambios, úsase unha forma rectangular ou un perfil de leva dos dentes.

Estas caixas son moi ruidosas, polo tanto úsanse en vehículos lixeiros principalmente en coches de carreiras. Durante a competición, non se presta atención a este factor, pero nun coche normal esa transmisión non proporcionará a oportunidade de gozar do paseo.

CP secuencial

Unha caixa de cambios secuencial é un tipo de transmisión na que a baixada ou a subida realízase exclusivamente por un paso. Para iso, úsase un mango ou un interruptor a pé (nas motocicletas), que permite mover a marcha na cesta só unha posición á vez.

Unha transmisión automática como Tiptronic ten un principio de funcionamento similar, pero só imita a acción desta transmisión. A clásica caixa de cambios secuencial está instalada nos coches F-1. A velocidade de conmutación neles lévase a cabo mediante paletas.

CP preselectivo

Na versión clásica, a caixa de cambios preseleccionada requiría unha selección preliminar da seguinte marcha antes de que a caixa de cambios cambiase a ela. Moitas veces parecía así. Mentres o coche se movía, o condutor puxo a seguinte marcha no selector. O mecanismo preparábase para cambiar, pero fíxoo ao mando, por exemplo, despois de premer o embrague.

Anteriormente, estas caixas de cambios empregábanse en equipos militares cunha transmisión non sincronizada, sen eixe ou planetaria. Estas modificacións facilitaron a operación de mecanismos complexos ata que se desenvolveron caixas mecánicas e automáticas sincronizadas.

Actualmente úsase unha caixa de preselección, pero é máis comúnmente chamada transmisión de dobre embrague. Neste caso, o propio ordenador prepara a transición á velocidade desexada conectando previamente un eixe adecuado co engranaje acoplado ao disco sen fixar. Outro nome deste tipo no deseño moderno é un robot.

Elección da caixa de cambios. Que é mellor?

Moitas das caixas de cambios listadas úsanse só en equipos especiais ou en máquinas-ferramentas. As principais caixas de cambios, que son amplamente utilizadas no transporte lixeiro, son:

• Transmisión manual. Este é o tipo de transmisión máis sinxelo. Para que o movemento de rotación se transmita desde a unidade de potencia ao eixe da caixa de cambios, utilízase unha cesta de embrague. Ao premer o pedal, o condutor desconecta o eixe motriz da caixa do motor, o que lle permite seleccionar unha marcha adecuada para unha determinada velocidade sen danar o mecanismo.
• Transmisión automática. O par do motor fornécese a través dunha transmisión hidráulica (convertidor de par ou acoplamiento de fluído). O fluído de traballo actúa como embrague no mecanismo. Conduce, por regra xeral, unha caixa de cambios planetaria. Todo o sistema está controlado por unha unidade de control electrónico que analiza os datos de moitos sensores e selecciona a relación de transmisión en consecuencia. Entre as caixas automáticas hai moitas modificacións que utilizan diferentes esquemas operativos (dependendo do fabricante). Incluso hai modelos automáticos con control manual.
• Transmisión robótica. Estes KP tamén teñen as súas propias variedades. Hai tipos eléctricos, hidráulicos e combinados. No deseño, o robot é basicamente similar a unha transmisión manual, só cun embrague dual. O primeiro subministra o par do motor ás rodas motrices e o segundo prepara automaticamente o mecanismo para enganchar a seguinte marcha.
• Transmisión CVT. Nunha versión común, o variador consta de dúas poleas, que están interconectadas por un cinto (unha ou máis). O principio de funcionamento é o seguinte. A polea desvíase ou cisállase, o que fai que a correa se mova a un elemento de diámetro maior ou menor. A partir disto, a relación de transmisión cambia.

Aquí tes un cadro de comparación de cada tipo de caixa coas súas vantaxes e desvantaxes.

Tipo de caixa:	Principio de funcionamento	dignidade	Limitacións
MKPP	Cambio manual, engrenaxe sincronizado.	Un deseño sinxelo, barato de reparar e manter, aforrar combustible.	Un principiante debe acostumarse ao funcionamento sincronizado do embrague e do pedal do gas, especialmente cando se inicia un outeiro. Non todo o mundo pode acender a marcha correcta de inmediato. Require un bo uso do embrague.
Transmisión automática	A bomba hidráulica crea a presión do fluído de traballo, que acciona a turbina, e que transmite a rotación á engrenaxe planetaria.	Conduce cómodamente. Non require a intervención do condutor no proceso de cambio de marchas. Cambia a marcha, aproveitando ao máximo todo o recurso do motor. Elimina o factor humano (cando o condutor activa accidentalmente a primeira velocidade en vez da terceira). Cambia a marcha sen problemas.	Alto custo de mantemento. A masa é maior que a da transmisión manual. En comparación co tipo de transmisión anterior, este producirá un maior consumo de combustible. A eficiencia e a dinámica son menores, especialmente cun estilo de condución deportivo.
Робот	O embrague dual permítelle preparar a seguinte marcha para enganchar durante a condución. Na maioría das veces, as transmisións pares están ligadas a un grupo e as impares ao outro. Internamente similar a unha caixa mecánica.	Máxima suavidade do cambio. Non require a intervención do condutor no proceso de traballo. Consumo económico de combustible. Alta eficiencia e dinámica. Algúns modelos teñen a posibilidade de seleccionar o modo de funcionamento.	A complexidade do mecanismo leva á súa baixa fiabilidade, mantemento frecuente e custoso. Tolera mal as condicións difíciles da estrada.
Variador (CVT)	O par transmítese mediante un convertedor de par, como nunha máquina automática. O cambio de marcha realízase movendo a polea do eixe de transmisión, que empurra a correa á posición desexada, o que aumenta ou diminúe a relación de transmisión.	Cambio sen sacudidas, máis dinámico en comparación cun automático convencional. Permite un pouco de aforro de combustible.	Non se usa en unidades de potencia potentes, xa que a transmisión é de correa. Alto custo de mantemento. Require o correcto funcionamento dos sensores, dos que se recibe o sinal para o funcionamento do CVT. Tolera mal as condicións de estrada difíciles e non lle gusta remolcar.

Á hora de decidir sobre o tipo de transmisión, é necesario proceder non só das capacidades financeiras, senón de concentrarse máis en se esta caixa é axeitada para o coche. Non en balde os fabricantes da fábrica emparellan cada unidade de potencia cunha caixa específica.

Unha transmisión manual é máis axeitada para un condutor activo que comprende as complexidades do control de coche de alta velocidade. A máquina é máis axeitada para aqueles aos que lles gusta o confort. O robot proporcionará un consumo razoable de combustible e está adaptado para unha condución medida. Para os amantes do bo funcionamento da máquina, é adecuado un variador.

En canto ás especificacións técnicas, é imposible apuntar á caixa perfecta. Cada un deles é bo nas súas propias condicións e con habilidades específicas para conducir. Nun caso, é máis doado para un principiante comezar operando unha variedade de transmisións automáticas; noutro, é preferible desenvolver a habilidade para usar a mecánica.

Preguntas e respostas:

Como funciona a caixa de cambios? A transmisión manual consiste nun conxunto de marchas que forman diferentes relacións de velocidade. A transmisión automática está equipada cun conversor de par e poleas de diámetro variable (variador). O robot é un análogo da mecánica, só cun dobre embrague.

Que hai dentro da caixa de cambios? Dentro de calquera caixa de cambios hai un eixe impulsor e un eixe impulsado. Segundo o tipo de caixa, nos eixes instálanse ben poleas ou engrenaxes.