Содержание
Как это работает: Коробка передач в Формуле 1
20 ноября 2011, 15:02
Ограничения на число коробок передач, которые гонщик может использовать по ходу сезона, позволили снизить расходы на этот сложный технический узел, состоящий из более, чем полутора тысяч деталей, но и сейчас команды тратят от 5 до 5.5 миллионов долларов за сезон на его разработку и производство. Учитывая дополнительные расходы, затраты вполне сопоставимы с ценой клиентских моторов.
Коробка передач в современных машинах Формулы 1 способна выдержать высочайшие нагрузки. Только во время гонки в Монако передачи переключаются четыре тысячи раз при температуре около 140 градусов, любая поломка может привести к сходу, поэтому надёжности коробки и управляющей гидравлической системы уделяется особое внимание.
Перед началом сезона команды сообщают FIA тридцать вариантов передаточных чисел. До отправки машин на трассу инженеры подбирают на симуляторе возможные соотношения для конкретной конфигурации, а вечером в пятницу, после окончания свободных заездов, команды сообщают FIA о передаточных числах семи передач, которые будут использоваться по ходу уик-энда.
При этом, если изменится состояние трассы или погодные условия, вносить коррективы, избежав штрафа, нельзя – инженерам нужно заранее предусмотреть множество факторов, в том числе разницу в использовании системы DRS в квалификации и гонке, избежав ситуации, когда двигатель «упирается» в ограничитель оборотов.
Переключая передачу на руле, гонщик замыкает контакт датчика унифицированного блока управления двигателем ECU. Электроника даёт команду гидравлической системе с обратной связью, которая, не допуская потери мощности, одновременно отключает одну передачу и включает другую. Максимально допустимый интервал при самом сложном алгоритме переключения – семь тысячных секунды.
Коробка передач скрыта за кожухом двигателя, но её расположение учитывается при разработке общей концепции аэродинамики машины. В прошлом году команда Ferrari изменила размещение коробки, чтобы оптимизировать воздушный поток к двойному диффузору, а весной 2011-го инженеры Williams были очень довольны компактной компоновкой коробки и задней подвески, что позволило улучшить аэродинамические характеристики.
Коробки передач в современной Формуле 1 – одна из важнейших слагаемых успеха, хотя чаще всего они упоминаются в прессе в качестве причин схода после редких поломок. В последние годы команды добились серьёзного прогресса в надёжности и эффективности этого узла, но работа не останавливается, и следующий серьёзный шаг будет сделан в 2014-м, после перехода на новый технический регламент.
Нашли опечатку?
Выделите её и нажмите Ctrl+Enter!
Нашли опечатку? Выделите её и нажмите кнопку поиска.
Дмитрий Бухаров
Использование материалов без письменного разрешения редакции F1News.ru запрещено.
Как работает коробка передач на автомобиле. Виды коробок.
Прежде чем понять принцип функционирования коробки передач, нужно представить, что делает в автомобиле трансмиссия. Она осуществляет связь двигателя авто и колес. Ее работа впрямую связана с крутящим моментом, и она выполняет для него три функции: преобразующую, распределительную и в итоге доведение крутящего момента до каждого из ведущих колес.
Коробка передач — важнейший узел, «сердце» трансмиссии. Кроме «обработки» крутящего момента, она предназначена, чтоб изменить при необходимости, тяговые усилия — ведь авто всегда движется в разных условиях. Имеется у нее и еще одна функция: она может заставить двигатель и колеса работать не одновременно, то есть разобщенно (когда вы, например, прогреваете автомобиль или мотор работает на нейтрале).
Как работает автоматическая коробка передач
Сегодня автомат — довольно популярный вариант КПП. Автоматическая коробка передач автомобиля — это гидротрансформатор, система редукторов (планетарных), муфты (фрикционные и обгонные), соединительные барабаны и валы.
Чем отличает АКПП от привычной механической КПП? Работа по иному принципу: передача переключается благодаря взаимодействию планетарных редукторов с гидромеханическим приводом. Взаимодействие осуществляется электронными исполнительными устройствами. Именно планетарная передача позволяет использовать на АКПП только один набор шестерней.
Сегодня в понятие «АКПП» включаются и собственно автомат, и различные роботы, и вариаторные.
Как работает механическая коробка передач
МКПП, или механика — простейший и вместе с тем самый надежный вариант: чем меньше элементов в механизме, тем реже он ломается. МКПП — это цилиндрический редуктор, предполагающий единственный способ переключения передач — ручной. Иначе механика называется ступенчатой КПП. Что это означает? Что за «ступени»? Это пары шестеренок, находящихся во взаимодействии и помогающих измениться крутящему моменту движка. У любой из пар собственное передаточное число, влияющее на скорость вращения коленчатого вала двигателя. Таким образом происходит обеспечение необходимой угловой скорости вращения.
По числу ступеней МКПП разделяют на четырех-, пяти-, шестиступенчатые. Бывает и большее число ступеней, но самый распространенный вариант — пять.
Важным элементом механической трансмиссии является синхронизатор.
Без него плавного переключения передач не получится: его функция — выравнивать частоту вращения вала и шестерни. Также он необходимая деталь роботизированных коробок и выполняет в них ту же задачу.
На основе традиционной МКПП создан усовершенствованный вариант — секвентальная коробка передач. Ее отличия: здесь вы не найдете педали сцепления (она заменена электронным блоком управления) и косозубых шестеренок (здесь прямозубые). Передачи переключает гидравлический механизм — и переключать их можно не снижая скорости авто! На машинах с такой коробкой рычаг переключения расположен на руле.
Как работает роботизированная коробка передач?
Казалось бы, хотя бы по названию, что у роботизированной коробки мало общего с обычной механической КПП. Но робот функционирует абсолютно по тому же принципу! Единственное, что отличает работу роботизированных коробок — это принцип управления. Что именно «сцепляет», «расцепляет» и выбирает передачи? Здесь эту работу выполняют сервоприводы, иначе называемые актуаторами.
Самая распространенная версия — с шаговым электрическим мотором, снабженным редуктором и исполнительным механизмом. Более редкий вариант — сервоприводы, работающие по гидравлическому принципу.
Актуаторы управляются с помощью электронного блока. Что конкретно происходит, когда отдается команда переключить передачу: актуатор-1 деликатно выжимает сцепление, 2-й перемещает синхронизаторы — то есть производит включение желаемой передачи. После чего 1-й мягко отжимает «виртуальную педаль сцепления».
Получается, с роботизированной коробкой обходимся без абсолютно ненужной реальной педали: электроника получает определенную команду и производит все действия самостоятельно.
У таких коробок существует и автоматический режим для смены передачи. В этом случае нужная команда генерируется компьютером. Естественно, электронный «мозг» предварительно учитывает все факторы, влияющие на движение автомобиля и обрабатывает сведения о набранной скорости, оборотах движка, данных различных бортовых систем (антиблокировочной и иных).
С ручным режимом ясно: переключением занимается сам водитель, отдавая команду посредством селектора КП (или пользуясь подрулевыми лепестками).
Как работает вариаторная коробка передач
В неработающем авто просто на взгляд трудно распознать вариатор — казалось бы, те же две педальки и всем знакомая автоматическая коробка передач автомобиля.
Но стоит авто тронуться с места — «почувствуйте разницу»: вариаторная (еще ее называют бесступенчатая) коробка работает абсолютно по-другому. Переключение передач происходит плавно, практически незаметно, и собственно переход от первой к десятой передаче не фиксирован: все действительно очень мягко, как бы само собой, поэтому при движении не ощущается резких толчков. Бесступенчатая коробка действует по механическому или гидравлическому принципу. Различается три типа. Клиноременный — это шкивы с клиноременным соединением, их диаметр изменяется — происходит изменение значения передаточного числа. Тороидный — взаимодействие уже дисков с роликами, передающими крутящий момент между дисками.
Цепной — суть та же, как у клиноременного, просто передача осуществляется с помощью не ремня, а цепи.
GEARBOX TECHNOLOGY I Как работают системы переключения передач Pinion
Коробки передач Pinion переключают лучшие мотоциклы в мире. Надежная и не требующая особого ухода система переключения передач для велосипедов и электровелосипедов. Узнайте, как работает технология Pinion.
Высокая эффективность
и низкий износ
В редукторах Pinion мощность передается только через два комплекта зубчатых колес. Это приводит к неизменно высокой эффективности, минимальному шуму и непосредственному ощущению педалей без потерь. Избыточные шестерни и повышенный износ цепи других трансмиссий просто не относятся к коробкам передач Pinion.
Вы можете переключаться между всеми передачами одновременно, частично или по одной, стоя на месте или во время движения.
1. Подузел
Первый — мелко отградуированный подузел с 6 передачами.
Здесь происходит плавное переключение передач.
2. Подузел
Во втором подузле перемножаются шестерни
первого подузла.
Это приводит к соответствующему диапазону передаточного числа коробки передач
.
2. Подузел
Во втором подузле перемножаются шестерни
первого подузла.
Это приводит к соответствующему диапазону передаточного числа коробки передач
.
Включение шестерни
Здесь включается 7-я передача. Показаны две зубчатые пары с зацеплением
из подузлов
, которые передают
сил педалирования. Остальные шестеренки крутятся
свободно и без сопротивления.
Молниеносное переключение
В планетарной передаче вращательное движение рычага переключения передач передается непосредственно на распределительный вал в коробке передач. Это контролирует собачки. Вращение распределительного вала приводит в действие собачку следующего переключения и включает новую передачу.
Молниеносное переключение передач
В планетарной передаче вращательное движение рычага переключения передач передается непосредственно на распределительный вал в коробке передач. Это контролирует собачки. Вращение распределительного вала приводит в действие собачку следующего переключения и включает новую передачу.
Загружая видео, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности Vimeo.
Узнать больше
Загрузить видео
Всегда разблокировать Vimeo
Сделано в Германии
Любовь в деталях
Редуктор Pinion P1.18 состоит из 140 деталей. От собачек к распредвалу к корпусу. Каждая деталь, независимо от ее размера, разрабатывается и производится производителями автомобильной промышленности в соответствии с нашими спецификациями. С высочайшей точностью наши опытные техники собирают деталь за деталью, как часы. В конце процесса сборки проводится тщательный тест.
P-LINE
Алюминиевый корпус, изготовленный на станке с ЧПУ, до 18 передач и непревзойденный диапазон передач 636% делают серию P-Line нашей флагманской серией.
Подробнее о P-Line
C-LINE
Трансмиссии C-Line с 12, 9 или 6 передачами обеспечивают уникальное ощущение движения и переключения шестерен в компактном и легком корпусе из магниевого сплава.
Подробнее о C-Line
Unique
5-летняя гарантия
Поддержка 24/7
Sinion Service
Обновленный
Pinion Bikes
Часто
Вопросы
Как работа в ручных автомобилях работают. . Как инструкторы по вождению, мы часто обнаруживаем, что перед тем, как научить чему-то пользоваться, часто бывает полезно дать общее представление о том, как это работает. В этом уроке мы приведем базовый пример того, как работает механическая коробка передач автомобиля.
На основной диаграмме выше мы можем видеть, как работают ручные передачи автомобиля при соединении со сцеплением и двигателем. Теперь мы разберем эти компоненты, чтобы объяснить их более подробно.
Двигатель автомобиля
Двигатель автомобиля является источником энергии.
Сжигая топливо, он преобразует химическую энергию в кинетическую энергию (движение), которая вращает главный вал. Главный вал от двигателя идет к маховику и сцеплению.
Двигатель автомобиля преобразует химическую энергию в кинетическую энергию (движение), которая вращает главный вал
Автомобильное сцепление
Маховик соединен с главным валом двигателя. Маховик представляет собой тяжелый металлический диск, который вращается вместе с главным валом двигателя. Используя энергию вращения, маховик помогает поддерживать плавную работу двигателя. На многих автомобилях маховик используется для запуска двигателя.
На этой схеме показано автомобильное сцепление, которое включено и передает мощность двигателя на коробку передач, и другое сцепление, которое отключает двигатель от коробки передач.
Маховик соединен со сцеплением, которое, в свою очередь, соединено с коробкой передач. Коробка передач позволяет нам изменять скорость и мощность автомобиля, но для плавного переключения передачи необходимо временно прекратить подачу мощности от двигателя к коробке передач.
Этот перерыв в потоке мощности является работой сцепления, а также необходим, когда мы останавливаем автомобиль. Если поток мощности от двигателя не прерывается, когда мы останавливаем автомобиль, то двигатель глохнет.
В общих чертах, сцепление состоит из двух пластин, одна из которых представляет собой прижимную пластину, которая прижимается к другой пластине или освобождается от нее. Когда мы нажимаем на педаль сцепления, гидравлическая жидкость находится под давлением и приводит в действие компоненты, которые толкают диафрагменную пружину. Это приводит к тому, что диски сцепления расходятся, перекрывая передачу мощности от двигателя к коробке передач. Когда педаль сцепления отпущена, диафрагменная пружина втягивается, и пластины сжимаются, восстанавливая поток мощности.
Коробка передач автомобиля
Схема коробки передач автомобиля с 5-й передачей, включаемой с помощью муфты
От сцепления переходим к коробке передач. В коробке передач входные шестерни и выходные шестерни постоянно соединены или находятся в зацеплении.