автоматична трансмісія
Найпоширенішим видом автомобільної автоматичної трансмісії стала гидромеханическая передача. Через широкого поширення саме її за кордоном називають "автоматична трансмісія". АКПП містить гідродинамічний трансформатор, механічні передачі і систему управління автоматичним перемиканням передач. При механічній трансмісії потік потужності від двигуна до коліс автомобіля йде через шестерні, тобто через жорстку механічну зв'язок. При гідромеханічної же передачі цей потік потужності йде ще і через гідродинамічний трансформатор, робочі колеса якого пов'язані один з одним через рідину. Завдяки цьому зменшуються динамічні навантаження, визиваеие як крутильними коливаннями, що йдуть від двигуна, так і нерівномірністю ходу зубчастих передач. Пом'якшуються також динамічні ефекти від нерівностей дорожнього покриття. Гідродинамічний трансформатор завдяки особливостям своєї характеристики змінює (трансформує) крутний момент двигуна. Тому число передач в механічної частини гидромеханической передачі робиться менше числа передач в механічних коробках передач - 5-6 передач замість 13-16 в великовантажних автопоїздах і на одну-дві передачі менше в легкових автомобілях. Перемикання передач в АКПП здійснюється без розриву потоку потужності, обороти двигуна при цьому змінюються плавно. Перераховані властивості АКПП надають автомобілям ряд цінних переваг.
Нижче коротко повідомляється про 10 перевагах автомобілів з АКПП і обговорюються 2 особливості: можливість збільшених витрат палива і велика вартість гідромеханічних передач в порівнянні з механічними передачами. Ці особливості часто вважаються недоліками гидромеханической передачі, але при уважному розгляді такими не виявляються.
Коли автомобіль з механічною передачею розганяється для подальшого руху, то водій послідовно використовує всі або майже всі передачі коробки передач. Робота на кожній передачі супроводжується зміною частоти обертання валу двигуна від малої до максимальної при повній, як правило, подачі палива. Після досягнення максимального значення частота обертання валу двигуна різко зменшується для повторення такого ж циклу на наступній передачі. При такому режимі роботи двигуна в атмосферу викидається багато токсичних речовин. ри використанні АКПП екологічні показники поліпшуються за рахунок скорочення числа перемикань передач (менша кількість передач) і за рахунок плавної зміни частоти обертання валу двигуна при цих переходах. У літературі згадувалися випадки, коли автомобілі з механічними передачами не вдавалося продати через невідповідність екологічним вимогам, і вдавалося продати після досягнення відповідності цим вимогам за рахунок установки на автомобілі гідромеханічних передач.
2. ПОЛЕГШЕННЯ УПРАВЛІННЯ АВТОМОБІЛЕМ
Для руху автомобіля з механічною передачею постійно використовуються 4 органу управління: педаль подачі палива, педаль гальма, педаль зчеплення, важіль перемикання передач. Для руху автомобіля з гідромеханічної передачею постійно використовуються 2 органу управління: педаль подачі палива і педаль гальма. Через автоматичного перемикання передач відпадає потреба в педалі зчеплення і в важелі перемикання передач. У гідромеханічній передачі, правда, є ще один орган управління - механізм перемикання передач, але, на відміну від механізму перемикання механічної коробки передач, він не використовується при кожному перемиканні передач. Швидше його можна назвати виборцем режимів. У числі режимів: стоянка; нейтраль; задній хід; кілька режимів руху, в кожному з яких може використовуватися певна комбінація передач або бути постійно включена одна передача. Режими руху змінюються рідко.
3. БЕЗПЕКА РУХУ
Скорочення органів управління дозволяє водієві при ускладненні дорожньої обстановки не відволікатися на маніпуляції органами управління, а приділити всю увагу ситуації на дорозі. Швидкості реакції водія в складній обстановці сприяє і те, що при застосуванні гидромеханической передачі органів оперативного управління за все два і для кожного можна використовувати "свою ногу", яку не потрібно кудись переносити або на щось перемикати.
Перемикання передач в гідромеханічній передачі відбуваються без розриву потоку потужності. Завдяки цьому пасажири і водій не відчувають поштовхів і ривків, якими неминуче супроводжується перемикання передач в механічній коробці передач і які залежать від кваліфікації водія. При автоматичному перемиканні передач такої залежності немає, рух відбувається як би при безступінчатим трансмісії і стає більш комфортабельним.
5. РУХ з малими швидкостями
У ряді випадків важлива здатність автомобіля рухатися з малими швидкостями - наприклад, при "пробках" на дорогах. Завдяки гідродинамічного гидротрансформатору відсутня жорстка зв'язок двигуна з колесами автомобіля. Це дозволяє давати будь-які обороти валу двигуна навіть при стоїть на передачі нерухомому автомобілі. Даючи двигуну малі обороти, можна забезпечити рух автомобіля зі як завгодно малою швидкістю, не побоюючись заглохания двигуна.
6. ПРОХОДОМОСТЬ АВТОМОБІЛЯ
Гідромеханічна передача дозволяє гнучко регулювати швидкість автомобіля і величину підводиться до коліс автомобіля крутного моменту, працюючи тільки педаллю подачі палива. Це істотно покращує прохідність автомобіля. Значно легше запобігати проворот коліс автомобіля на слизькій чи обледенілій дорозі, запобігати зрив грунту при русі на сипучих грунтах. Полегшується рух і в інших важких дорожніх умовах.
7. КВАЛІФІКАЦІЯ ВОДІЯ
Істотне спрощення керування автомобілем дозволяє знизити вимоги до кваліфікації водія. При освоєнні управління автомобілем з механічною трансмісією найбільші труднощі викликає придбання навички в перемиканні передач, коли потрібно поєднання вичавлюючи зчеплення з перекладом рукоятки перемикання передач і подальше відпускання педалі зчеплення в поєднанні з переміщенням педалі подачі палива. При гідромеханічної передачі потреби в такому навику немає, перемикання передач відбуваються автоматично. Це істотно полегшує навчання управлінню автомобілем і його експлуатацію, знижує вимоги до кваліфікації водія.
8. СТОМЛЮВАНІСТЬ ВОДІЯ
Оцінювати кількісно такий складний фізіологічний чинник, як стомлюваність, надзвичайно важко, тим більше, що одні й ті ж зовнішні впливи на різних людей діють по-різному. На фізіологічні оцінки можуть впливати і особливості конструкції автомобілів, що не відносяться до досліджуваного фактору. Тому найбільш достовірними нам представляються оцінки, які роблять водії за своїми відчуттями і враженнями від роботи на автомобілях з підлягають оцінці агрегатами. Для прикладу можна взяти автобус - умови роботи водія на ньому найбільш важкі. Автобус зупиняється на численних зупинках і перед світлофорами, а потім знову розганяється після кожної зупинки. Для забезпечення такого режиму руху водій автобуса з механічною трансмісією в зміну робить кілька тисяч переключень передач, вичавлюючи зчеплення при кожному перемиканні. ЗІЛ незадовго до припинення на ньому виробництва автобусів побудував невелику партію автобусів з гідромеханічними передачами своєї конструкції. Ці автобуси проходили експлуатаційні випробування в автобусних парках різних міст, перевозячи пасажирів по рейсовим маршрутами. Пробіги цих автобусів обчислювалися десятками тисяч кілометрів. Були випадки, коли в силу якихось обставин водіям доводилося працювати дві зміни поспіль. Водії відзначали, що за дві зміни роботи підряд на автобусі з гідромеханічної передачею вони втомлювалися так само, як за одну зміну роботи на автобусі з механічною трансмісією. Такий ефект впливу гидромеханической передачі на стомлюваність водіїв.
9. ДОВГОВІЧНІСТЬ АГРЕГАТІВ АВТОМОБІЛЯ
АКПП благотворно впливає на довговічність двигуна і інших агрегатів автомобіля. На цю тему є багато публікацій, але найкраще спиратися на власні дані, отримані в нашій країні на наших дорогах. Лабораторії гидропередач ЗІЛ вдалося отримати кількісні оцінки стосовно до вантажних автомобілів ЗІЛ, провівши тривалі випробування гідромеханічних передач фірми Аллісон (США) на сідельних тягачах ЗИЛ-130 В1 і на ряді інших вантажних автомобілях ЗІЛ. Випробування були порівняльними. Вони тривали близько 12 років. Одночасно випробовувалися 2 тягача ЗІЛ-130 В1 - один з гідромеханічної передачею, інший зі стандартною механічною трансмісією. На автомобілі з гідромеханічної передачею перша відмова по гідромеханічній передачі настав через 800 тис. Км, другий - через 870 тис. Км. Граничного стану у гидромеханической передачі досягти не вдалося. Після невеликого ремонту вона була придатна для подальшої експлуатації.
За час порівняльних випробувань з пробігом 870 тис.км на автомобілі з гідромеханічної передачею були проведені следующиие ремонтні роботи:
замінені 2 шасі;
замінені 4 двигуна;
проведено 8 поточних ремонтів двигуна.
На автомобілі з механічною трансмісією за цей же час:
замінені 2 шасі;
замінені 4 двигуна;
проведено 9 поточних ремонтів двигуна;
замінені 13 ведених дисків зчеплення;
замінені 4 коробки передач;
проведено 4 поточних ремонтів коробок передач.
Видно, що застосування гідромеханічної передачі на одному конкретному автомобілі дозволило заощадити 4 коробки передач, 13 дисків зчеплення і вартість 4-х ремонтів коробки передач і одного ремонту двигуна.
Треба додати, що випробування велися поблизу від заводу, що дозволило б опікувати їх і щось підказувати, а в Рівне, куди після перших місяців спостереження працівники заводу не показувалися роками, і експлуатація була самої рядовий (включаючи відрядження на цілину і т. д.). Застосування гідромеханічної передачі збільшує довговічність і інших, крім трансмісії і двигуна, вузлів автомобіля. Дослідженнями ВКЕІавтобуспрома встановлено, що застосування гідромеханічної передачі зменшує рівень вібрацій кузова автобуса, через що збільшується його довговічність.
10. СЕРЕДНЯ ШВИДКІСТЬ РУХУ
При перемиканні передач в механічній трансмісії на час перемикання неминуче переривається потік потужності, що підводиться до ведучих коліс автомобіля. Відбувається деяке зниження швидкості автомобіля. Це зниження швидкості тим більше, ніж в більш важких дорожніх умовах відбувається перемикання передач - коли погіршується "накат" автомобіля. За рахунок втрати швидкості при перемиканні передач зменшується і середня швидкість руху автомобіля, багато в чому визначає його продуктивність. На автомобілі з АКПП потік потужності за час автоматичного перемикання передач не переривається. Втрати швидкості і, отже, середньої швидкості руху, при цьому не відбувається. При проведенні на ЗІЛі порівняльних випробувань автопоїздів ЗІЛ-130 В було встановлено, що при русі по рівнинному вільному шосе середні швидкості обох поїздів були практично однаковими. При русі ж в місті, на горбистому шосе і на гірських дорогах середні швидкості руху автомобіля з гідромеханічної передачею були на 3,5. 11% вище (тим вище, чим складніше дорожні умови).
11. ПАЛИВНА ЕКОНОМІЧНІСТЬ (перша особливість)
Існує думка, що автомобілі з гідромеханічної передачею витрачають більше палива, ніж автомобілі з механічними коробками передач. Іноді це так, а іноді і не так - в кожному випадку треба розбиратися конкретно, спираючись на який має досвід. При багаторічних випробуваннях гідромеханічних передач фірми Аллісон, про які сказано вище, витрата палива на автомобілі з гідромеханічної передачею був таким же, як на автомобілі з механічною коробкою передач. При порівняльних випробуваннях вантажних автомобілів ЗІЛ на Сімферопольському шосе автомобілі з гідромеханічними передачами по відношенню до автомобілів з механічними коробками передач мали економію палива близько 3%, а при випробуваннях цих же автомобілів на менш завантаженому Каширському шосе автомобілі з гідромеханічної передачею витрачали палива на 2% більше. Це ще раз говорить про те, що по витраті палива гідромеханічні передачі більш ефективні у важких умовах руху. Говорячи про витрати палива, треба мати на увазі, що вартість палива при експлуатації автомобілів становить 14-18% загальних експлуатаційних витрат. Якщо допустити перевитрата палива на 3%, то за інших рівних умов це збільшило б загальні експлуатаційні витрати на 0,42-0,54%. Таке збільшення багаторазово перекриє зниженням витрат на ремонти і заміни агрегатів трансмісії та інших агрегатів, не кажучи вже про важко обліковується, але безсумнівно відчутному ефекті від поліпшення екологічних показників і від підвищення безпеки руху. Витрата палива на будь-якому автомобілі залежить від кваліфікації водія. Американські дослідники на замовлення армії США провели спеціальні випробування по оцінці впливу кваліфікації водія на витрату палива при різних видах автомобільної трансмісії. Замовник хотів дізнатися, як позначиться на витратах палива то, що в армійських умовах за кермо сідають солдати з різною водійських кваліфікацією. За еталон брався витрата палива, получавшийся у водія високої кваліфікації. Виявилося, що на автомобілі з АКПП витрата палива у водія невисокої кваліфікації був майже таким же, як у водія високої кваліфікації, а при механічної трансмісії водій невисокої кваліфікації витрачав палива значно більше. Це дозволяє вважати, що в багатьох випадках використання гидромеханической передачі швидше можна говорити про рівність витрат палива або навіть про його економії, а не про його перевитрату.
12. ВАРТІСТЬ (друга особливість)
Вартість АКПП треба порівнювати з вартістю комплекту, який вона замінює - коробки передач, зчеплення, підсилювача зчеплення і системи управління перемиканням передач. І в цьому випадку, однак, гідромеханічна передача дорожче механічної. Само по собі це ні про що не говорить. Кращу якість коштує грошей. Порівнювати треба кінцеві результати. У наведеному вище конкретному прикладі з автопоїздом ЗІЛ-130 В1 перевищення вартості гидромеханической передачі над вартістю механічної трансмісії треба порівнювати з сумарною вартістю 4-х коробок передач, 13-ти дисків зчеплення, 4-х ремонтів коробок передач і 1-го ремонту двигуна. Сюди треба додати вартість простоїв, викликаних цими замінами і ремонтами. Очевидно, що всі ці витрати і незручності значно перевищують різницю у вартості порівнюваних агрегатів.
З огляду на все вищевикладене, можна стверджувати, що застосування гідромеханічних передач забезпечує цілий ряд переваг автомобілів всіх класів. Найбільш разюче ці переваги проявляються в легкових автомобілях, на яких гідромеханічні передачі набули найбільшого поширення. Стосовно до легкових автомобілів з перерахованих вище переваг варто виділити легкість управління, завдяки чому: полегшилось і прискорилося навчання керування автомобілем; керування автомобілем стало доступне людям, для яких воно раніше було ускладнене, в тому числі жінкам будь-якого віку і людям з фізичними вадами; збільшилася комфортабельність їзди: зменшилася стомлюваність від керування автомобілем та від поїздок в ньому. Істотною перевагою є також підвищення надійності і довговічності агрегатів автомобіля.