snaga automobila

Sistem prenošenja snage (transimisija)

Posted on Posted in transmisija
Facebooktwittergoogle_plusredditpinterest

Jedna od glavnih karakteristika vozila je snaga. Snagu vozilo dobija od motora, a da bi tu snagu vozilo koristilo , moramo je preneti do pogonskih točkova. Sistem za prenošenje snage (transmisija) ima zadatak da obrtni moment sa kolenastog vrataila (radilice motora) prenese do pogonskih točkova a da pri tom izvrši i promenu obrtnog momenta prema potrebama vozača.

transmisija automobila
transmisija automobila

Obrtni moment prenosimo preko sledećih delova sistema za prenos snage:
• Spojnice,
• menjača,
• zglobnih vratila,
• reduktora (kod terenskih vozila),
• diferencijala,
• poluvratila (poluosovina) do pogonskih točkova.

Spojnica (kvačilo)

Kvačilo ima ulogu da prenese obrtni moment (prenese snagu motora) sa zamajca motora do menjača a da pritom obezbedi elestičnu vezu. Obezbedivši elastičnu vezu između motora i menjača , izbegavamo mehanička oštećenja zupčanika.
Prema načinu uključivanja kvačilo može biti:
• manuelno,
• automatsko.
Prenosni mehanizam u samom kvačilu može biti tehnički rešeno na više načina:
• mehanički prenos,
• hidrostatički,
• pneumatski,
• kombinovani hidraulično-pneumatski (servo uređaj).
Kod putničkih automobila najčešće se koriste mehanički prenos i hidrostatički prenos. Mehanički prenos je zastupljen kod automobila starih generacija dok hidrostatički se primenjuje kod novih generacija automobila. Kod težih vozila kao što su kamioni i autobusu , koriste se servo uređaji (hdraulično-pneumatski).
Sa stanovišta vozača , znamo da pedalu kvačila koristimo kada startujemo vozilo, kada menjamo stepene prenosa (brzine) na menjaču i kada zaustavljamo vozilo. Prilikom startovanja vozila pritiskamo pedalu kvačila kako bi prekinuli prenos obrtnog momenta sa motora prema pogonskim točkovima a sve sa ciljem da prilikom startovanja motora nedođe do pokretanja vozila. Prilikom menjanja stepena prenosa na menjaču da nebi došlo do mehaničkih oštećenja zupčanika zamajca i menjača pritiskamo kvačilo kako bi odvojili prenos obrtnog momenta motora do menjača . Kod zaustavljanja vozila da nebi došlo do gušenja motora i gašenja zbog zaustavljanja rotacije točkova prilikom pritiskanja pedale kočnice, takođe prekidamo prenos obrtnog momenta odvajanjem spojnice kvačila.
Pošto danas imamo načešću upotrebu hidrauličnih sistema kvačila ovde ću detaljnije objasniti princip rada tako konstruisanog kvačila. Da vas nebi zbunio naziv hidraulična kvačila moram napomenuti da se hidraulično ulje koristi prilikom prenosa sile pritiska vozača sa pedale kvačila na dvokraku polugu. Sama konstrukcija kvačila je nezavisna od prenosa navedene sile. Takođe morate napraviti razliku između sistema kvačila i samog kvačila.

Hidraulicno kvacilo
Hidraulicno kvacilo

Sistem kvačila se sastoji od :
• Pedale kvačila
• poluga i povratnih opruga pedale kvačila
• rezervoara ulja
• cevovoda hidrauličnog ulja
• glavnog cilindra kvačila
• radnog cilindra kvačila i
• kvačila
Samo kvačilo sastoji se od delova koji nisu ista za sva kvačila već se razlikuju od vrste konstrukcijskog rešenja.

Jednolamelaste spojnice – kvačila

Sastavni delovi kvačila (jednolamelasta spojnica):
• Potisni ležaj- druklager
• potisna ploča
• frikcioni disk – lamela
• spojničko vratilo

lamelasto kvacilo
lamelasto kvacilo

Pritiskom na pedalu kvačila , zatežemo povratnu oprugu kvačila i pritiskamo klip klavnog cilindra kvačila. Preko hidraulične tečnosti kvačila sila se prenosi sa glavnog cilindra na klip radnog cilindra kvačila. Ujedno klipom radnog cilindra kvačila pomeramo dvokraku polugu koja svojim drugim delom pomera potisni ležaj kvačila i zatežemo povratnu oprugu dvokrake poluge. Potisni ležaj vrši pritisak na tanjirastu oprugu koja sistemom poluga odvaja potisnu ploču od frikcionog diska (lamele). Pošto je frikcioni disk (lamela) povezana sa zamajcem osoviinom koja ulazi u žlebove glavčine lamele, odvajanjem potisne ploče od lamele prekidamo prenos obrtnog momenta. Uključivanje kvačila se vrši obrnutim redom. Elastičnost uključivanja kvačila postiže se konstrukcijskih rešenjem lamele. Glavčina lamele je spojena sa firkcionim oblogama lamele preko zavojnih amortizacionih opruga koje nam prilikom uključivanja spojnice vrše amortizaciju.
Pored navedenog kvačila postoje kvačila sa dve lamele , koje se koriste kod vozila velikih snaga i težina . U navedenim kvačilima pored dve lamele imamo i dve potisne ploče a princip rada je skoro potpuno isti kao kod jednolamelastih kvačila.

dvolamelasto kvacilo sa plivajucim zamajcem
dvolamelasto kvacilo sa plivajucim zamajcem

Centrifugalno kvačilo

Centrifugalno kvačilo poput lamelastih kvačila obrtni moment prenosi trenjem preko frikcionog diska (lamele). Osnovna razlika je između ove dve vrste je u konstrukcisko rešenju uključivanja i isključivanja kvačila.

centrifugalno kvacilo
Cenrifugalno kvacilo

Kod lamelastih kvačila uključivanje i isklučivanje se vrši preko tanjiraste opruge i povratnih opruga koje se nalaze između potisne ploče i poklopca kvačila. Dok kod centrifugalnog kvačila imamo tegove koji se šire pri povećanju broja obrtaja (usled sile inercije), koji se prenose na menjač, i sve jače pritiska potisnu ploču prema lameli. Prilikom polaska vozila sa mesta broj obrtaja je mali pa je i sila trenja između potisne ploče i lamele mala kako se brzina povećava sila je sve veća. Sila trenja se kod centrifugalnih spojnica reguliše automatski dok kod fikcionih odnosno lamelastih pritiskom na pedalu kvačila. Pogledajte animaciju i sliku.

Princip rada centrifugalnog kvačila

Pored navedenih načina uključivanja i isključivanja kvačila kod pojedinih vozila uključivanje i isključivanje se reguliše i elektromagnetom.

Hidrodinamičke spojnice (hidrodinamička kvačila)

Hidraulična kvačila nemaju delova koji se dodiruju (tarućih površina) već se prenos momenta od motora prema menjaču prenosi putem tečnosti.
Sastavni delovi hidrauličnih kvačila su:
• pumpno kolo
• turbinsko kolo
• zaštitni omotač

hidrodinamicko kvacilo
hidrodinamicko kvacilo

Prilikom rotacije kolenastog vratila dolazi do rotiranja lopatica pumpnog kola koja guraju tečnost od sebe i ka gore. Dostizanjem određenog broja obrtaja obrtni moment se prenosti putem tečnosti na turbinsko kolo (lopatice turbine) , prolazi kroz lopatice a zatim centralnim delom se vraća u pumpno kolo . Ceo postupak se ponavlja a tečnost kruži svo vreme dok motor radi. Ova vrsta kvačila se koristi u kombinaciji sa automatskim menjačima  .
Prednosti hidrauličnog kvačila u odnosu na frikciona :
• lagano polaženju sa mesta,
• prigušenju svih vibracija,
• uključivanje spojnice je automatsko
• omogućava duži vek motora i menjača
Nedostaci u odnosu na frikciona kvačila:
• gubitak dela snage u prenosu obrtnog momenta sa pumpnog na turbinsko kolo
• skuplji delovi i održavanje

Princip rada hidrodinamičkog kvačila (hidrodinamički spojnice)

Menjački prenosnik (menjač)

mehanicki prenos snage
mehanicki prenos snage

Osnovna namena menjača je da izvrši promenu obrtnog momenta koji dobijamo od motora,odnosno obezbeđuje  najbolje vučne karakteristike vozilu , prema uslovima puta. Da li ćemo smanjivati ili povećavati obrtni moment zavisi od uslova puta, odnosno od potreba vozača. Obrtni moment na ulazu u menjač i izlazu iz menjača se razlikuje. Izlazni obrtni moment kao takav se dalje prenosi ili prema razvodniku pogona (reduktoru , ako ga automobil ima) ili direktno na pogonski most automobila. Pored navedenih karakteristi menjač mora da obezbedi lakoću komandovanja i bešumnost rada. Da nebi došlo do mehaničkih oštećenja pojedinih delova motora i menjača prilikom promena stepena prenosa između njih se nalazi spojnica (kvačilo) koja  prekida prenos obrtnog momenta prilikom promene stepena prenosa u menjaču.

Menjačke prenosnike delimo na dve osnovne grupe:

  • glavne (menjači) i
  • pomoćne (reduktori)

Prema načinu prenošenja obrtnog momenta , menjačke prenosnike (menjače) delimo na:

  • mehaničke,
  • hidrodinamičke,
  • hidrostatičke,
  • električne i
  • kombinovane.

Prema načinu promene stepena prenosa, odnosno obrtnog momenta:

  • stepenaste,
  • kontinualne i
  • kombinovane

Prema konstrukciji, stepenasti menjači mogu biti:

  • nesinhronizovani i
  • sinhronizovani

Prema načinu uključivanja menjačke prenosnike (menjače) delimo na:

  • menajči sa automatskim uključivanjem
  • menajči sa poluautomatskim uključivanjem

Danas su najzastupljeni manuelni, sinhronizovani, mehanički, stepenasti menjači. Zbog navedenog, princip rada ćemo objašnjavati upravo na njima.

manuelni, sinhronizovani, mehanički, stepenasti menjač
manuelni,sinhronizovani, mehanički, stepenasti menjač

Manuelni znači da stepene prenosa menjamo ručno, pomoću poluge menjača.

Sinhronizovani menjači su potisnuli ranije nesinhronizovane menjače zbog lakoće menjanja stepena prenosa, male čujnosti , dugotrajnosti delova sinhronih menjača. Suštinska razlika između sinhronizovanih i nesinhronizovanih menjača  je u korišćenju kandžastih,sinhronih spojnica. Kod nesinhronizovanih menjača , zubčanici glavnog vratila su u krutoj vezi sa vratilom dok kod sinhronizovanih spoj između glavnog vratila i zubčanika se ostvaruje preko kandžaste spojnice.

Mehanički menjači vrše promenu obrtnog momenta pomoću mehaničkih elemenata (zubčanika).

Stepenasti menjači imaju više stepena prenosa koji su konstrukcijskim rešenjem određeni u zavisnosti od težine i namene vozila.

Princip rada menjača

Prilikom promene stepena prenosa kod ovih menjača vozač mora prvo prekinuti prenos obtrnog momenta sa motora na menjač. To postižemo preko pedale kvačila na način koji je objašnjen na početku ovog članka. Kada smo prekinuli prenos , ručicom menjača zauzimamo određeni položaj, Npr. kada idemo uz veliku uzbrdicu moramo prilagoditi stepen prenosa uslovima puta i zauzeti prvi stepen prenosa. U prvom stepenu prenosa, vozilo ima najveću snagu ali se i najsporije kreće. Obrtni moment na izlazu motora će biti veći u odnosu na obrtni moment na izlazu menjača. Odnos se određuje konstrukciskim rešenjem menjača. Kako se stepeni prenosa povećavaju obrtni moment na izlazu menjača je sve veći ali snaga vozila opada.

Povlačenjem ručice menjača pomeramo određenu pomičnu polugu a zajedno sa njom i viljušku za uključivanje zubčanika. Menjač je konstruisan tako da se u jednom položaju ručice menjača može uključiti samo jedan zubčanik. Pod uključivanjem zubčanika podrazumevam spajanje zubčanika sa izlaznim vratilom preko kandžaste, sinhrone spojnice. Pri svakoj promeni prenosa , prvo isključujemo vezu jednog zubčanika a zatim uključujemo drugi zubčanik, čime smo izbegli mehaničko oštećenje zubčanika menjača. Kada spajamo dva zubčanika u vezu, jedan u odnosu na drugi se okreću u suprotnom smeru a brzina okretanja jedno i drugog zavisi od odnosa obima zubčanika. Da bi se vozilo kretalo unazad u menjač je ubačen dodatni zubčanik (leteći zubčanik- treći) kako bi na izlazu menjača dobili obrtni moment suprotnog smera.

Sinhrona kandžasta spojnica se sastoji od:

  • uključno-isključnog prstena
  • kandžaste glavčine kojom je spojnica u čvrstoj vezi sa osovinom
  • osigurača za kandžastu glavčinu i uključno-isključni prsten
  • sinhrona
kandzasta sinhrona spojnica
kandzasta sinhrona spojnica

Kandžasta sinhrona spojnica se nalazi između dva zubčanika na istom vratilu. Kada se nalazi u sredini, oba zubčanika su isključena. U slučaju da želimo da uključimo određeni zubčanik polugom pomeramo spojnicu ka tom zubčaniku a uključno-isključni prsten spaja sinhron i čeoni kandžasti venac zubčanika čime smo dobili vezu zubčanika i vratila. Svi zubčanici u menjaču se okreću , svo vreme dok je kvačilo uključeno a motor je u radu, zbog stalne veze između prenosnog i izlaznog vratila ali se obrtni moment prenosi samo preko uključenog zubčanika.

 

Planetarni menjački prenosnik (planetarni menjač)

planetarni menjac
planetarni menjac

Planetarni menjač je stepenasti tip menjačkih prenosnika ali za razliku od prthodnog primera menjača, ovde imamo pokretne ose  zbog čega je i dobio naziv.

Prednost planetarnog menjača u odnosu na menjače sa nepokretnim osama:

  • prilikom promene stepena prenosa menjača , nije potrebno prekidati vezu sa motorom
  • laka primena automatskog komandovanja
  • rasterećeni ležajevi

Svaki planetarni menjač se sastoji od:

  • centralnog zubčanika (sunce)
  • planetarnih zubčanika koji su povezani u jednu celinu sa jednim vratilom
  • spoljnjeg zubčanika (prsten – obično sa unutrašnjim ozubčenjem)

Svi ovi delovi su spojeni čvrstom vezom sa zasebnim vratilom.

Princip rada planetarnog menjača se zasniva na blokiranju pojedninih zubčanika i promeni ulaznih i izlaznih vratila. U navedenom primeru imamo tri vratila koja mogu menjati uloge (pogonsko vratilo ili prenosno vratilo).

U sledećoj video animaciji rada planetarnog menjača videćete dve celine sa planetarnim zubčanicima koji su povezani na dva zasebna vratila .

Animacija rada planetarnog menjača

visedelni planetarni menjac
visedelni planetarni menjac

Višedelni planetarni menjački prenosnici omogućavaju veći broj stepena prenosa.

 

Hidrodinamički menjač (hidrodinamički menjački prenosnik)

Hidrodinamički menjači spadaju u grupu kontinualnih menjačkih prenosnika, odnosno automatskih menjača. Kod ovih menjača prenos obrtnog momenta vrši se predajom mehaničke energije motora  tečnosti pumpnog kola menjača. Pumpno kolo predaje energiju, preko sprovodnog kola, turbinskom kolu koje je ponovo transformiše u mehaničku energiju (obrtni moment na izlaznom vratilu menjača).

Delovi hidrodinamičkog menjača:

  • pumpno kolo
  • sprovodno kolo koje je nepokretno i omogućuje transformaciju obrtnog momenta
  • turbinsko kolo

Ograničenje ovih menjača je u koeficijentu transformacije stepena prenosa koji iznosi od 2,5 do 4,5.

Hidrodinamički prenos snage