TransmisijaTransmisija
Zadaci:• prenos snage po potrebi od motora do pogonskih točkova i
obrnuto• transformacija parametara snage:
• obrtni moment• broj obrtaja• smer• smer
• pogon dopunskih potrošača
Zahtevi• visok stepen korisnosti• mala masa i inercija• laka promena stepena prenosa• bešuman rad• dug radni vek• pogodnost održavanja...
1Drumska vozila
TransmisijaTransmisija
Motor
2Drumska vozila
Vozilo
TransmisijaTransmisija
Zavisnost između parametara snage na kolenastomvratilu motora i na pogonskim točkovima:
- brzina kretanja, km/h (1 m/s = 3,6 km/h)
rD - dinamički poluprečnik točka, m
TRi
nr0,377v D ⋅⋅=
D
n - broj obrtaja kolenastog vratila, o/minn = 30 ω / π
- obimna sila na pogonskim točkovima, N
iTR - ukupni prenosni odnos u transmisiji, iTR = im iGP
im - prenosni odnos u menjačuiGP - prenosni odnos glavnog prenosnika
D
TRTRO r
MiηF
⋅⋅=
3Drumska vozila
TransmisijaTransmisija
4Drumska vozila
Motor Vozilo
TransmisijaTransmisija
Podela prema načinu prenosa snage:
• mehanička: frikcioni elementi, zupčanici, zglobovi, vratila
• hidromehanička: kombinacija mehaničke i hidrodinamičke transmisije - mehanička transmisija uz dodatak hidrodinamičkog transformatora obrtnog momenta (vozila sa automatskim menjačima);automatskim menjačima);
• elektromehanička - kombinovana transmisija u kojoj se snaga sa motora na pogonske točkove prenosi mehaničkim i električnim putem (u rednoj, paralelnoj ili kombinovanoj vezi), koristi se u vozilima sa hibridnim pogonom
5Drumska vozila
Elementi transmisijeElementi transmisije• putnički automobili: najrasprostranjenija koncepcija
Osnovni elementi transmisije:• spojnica• menjač• osovinski prenosnik: glavni prenosnik sa
diferencijalnim prenosnikom• pogonska vratila 6Drumska vozila
Elementi transmisijeElementi transmisije• putnički automobili i teretna vozila: klasična koncepcija
Osnovni elementi transmisije:• spojnica• menjač• osovinski prenosnik: glavni prenosnik sa
diferencijalnim prenosnikom• zglobni prenosnici, pogonska vratila 7Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnikOsnovni zadaci menjača:• transformacija obrtnog momenta i broja obrtaja• promena smera kretanja vozila• prekid toka snage
Tipovi menjača:• mehanički • mehanički
- zupčasti sa nepokretnim ili pokretnim osama vratila- frikcioni prenosnik
• kombinovani - hidromehanički = hidrodinamički + mehanički
Najrasprostranjenija koncepcija:Zupčasti menjač sa nepokretnim osama vratila, povezan sa motorom preko suve frikcione spojnice.
8Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa nepokretnim osama vratila
-sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom (tzv. sa 3 vratila)
-sa nesaosnim ulaznim i izlaznim vratilom (tzv. sa 2 vratila)
9Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
10Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
11Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
12Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
13Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
14Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
Imv
Iiz
s
mvm z
z
z
zi
−
−=1
Prenosni odnos u nekom stepenu prenosa određen je odnosima broja zuba spregnutih zupčanika preko kojih se u tom stepenu prenosa prenosi snaga.
15Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
Prenosni odnos u nekom stepenu prenosa određen je odnosima broja zuba spregnutih zupčanika preko kojih se u tom stepenu prenosa prenosi snaga.
IImv
IIiz
s
mvm z
z
z
zi
−
−=2
16Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
Prenosni odnos u nekom stepenu prenosa određen je odnosima broja zuba spregnutih zupčanika preko kojih se u tom stepenu prenosa prenosi snaga.
IIImv
IIIiz
s
mvm z
z
z
zi
−
−=3
17Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
Prenosni odnos u nekom stepenu prenosa određen je odnosima broja zuba spregnutih zupčanika preko kojih se u tom stepenu prenosa prenosi snaga.
im4 = 1
18Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
Prenosni odnos u nekom stepenu prenosa određen je odnosima broja zuba spregnutih zupčanika preko kojih se u tom stepenu prenosa prenosi snaga.
Vmv
Viz
s
mvm z
z
z
zi
−
−=5
19Drumska vozila
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa saosnim ulaznim i izlaznim vratilom
20Drumska vozila
Smer kretanja se menja prenosnom snage preko zupčanika za hod unazad
Menjački prenosnikMenjački prenosnik
Zupčasti menjač sa nesaosnim ulaznim i izlaznim vratilom
21Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaU konvencionalnom zupčastom menjaču sa nepokretnim osama vratila promena prenosnog odnosa je skokovita i sa prekidom toka snage: isključuje se glavna pojnica, menjač prolazi kroz neutralan položaj
24Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaBrojevi obrtaja elemenata menjača:- elementi u vezi sa izlaznim vratilom: n uvek proporcionalan brzini kretanja vozila- elementi u vezi sa frikcionim diskom: n proporcionalan broju obrtaja motora (kada je uključena spojnica)
25Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosa1. glavna spojnica uključena, uključen je neki stepen
prenosa: menjač prenosi snagu
26Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosa2. glavna spojnica isključena, uključen je neki stepen
prenosa: ne prenosi se snaga
27Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosa3. glavna spojnica uključena ili isključena, menjač u
neutralnom položaju: ne prenosi se snaga
28Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaPrimer: Promena iz 1. u 2. stepen prenosa, pri 3400 o/min motora u 1. stepenu prenosa (prenosni odnos iI = 4,23), brzina vozila 28 km/h
GPmiTR i⋅⋅⋅=⋅⋅=
i
nr0,377
i
nr0,377v DD
29Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaElementi menjača koji su stalno spregnuti sa izlaznim vratilom, tj, točkovima, u trenutku promene stepena prenosa kada menjač prolazi kroz neutralan položaj, zadržaće taj broj obrtaja
GPmiTR i⋅⋅⋅=⋅⋅=
i
nr0,377
i
nr0,377v DD
30Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosa
GPmiTR i⋅⋅⋅=⋅⋅=
i
nr0,377
i
nr0,377v DD
Elementi menjača koji su stalno spregnuti sa ulaznim vratilom menjača (i sa frikcionim diskom spojnice) moraju se prilagoditi novom stanju pri promeni stepena prenosa
31Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosa
GPmiTR i⋅⋅⋅=⋅⋅=
i
nr0,377
i
nr0,377v DD
Treba usporiti frikcioni disk, ulazno vratilo, sa broja obrtaja ulaznog vratila 3400 o/min na 2025 o/min, proporcionalno tome i međuvratilo i spregnute zupčanike
32Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaInercija elemenata menjača:- elementi u vezi sa izlaznim vratilom: moment inercije proporcionalan i sa masom vozila - velik- elementi u vezi sa frikcionim diskom isključene spojnice: moment inercije elemenata menjača i frikcionog diska
33Drumska vozila
Promena stepena prenosaPromena stepena prenosaInercija elemenata menjača:- elementi u vezi sa izlaznim vratilom: moment inercije proporcionalan i sa masom vozila - velik- elementi u vezi sa frikcionim diskom isključene spojnice: moment inercije elemenata menjača i frikcionog diska
Prilikom promene stepena prenosa:- elementi u vezi sa izlaznim vratilom: teorijski ne menjaju broj obrtaja- elementi u vezi sa izlaznim vratilom: teorijski ne menjaju broj obrtaja- elementi u vezi sa frikcionim diskom isljučene spojnice: menjaju broj obrtaja proporcionalno odnosu prenosnih odnosa stepena prenosa između kojih se vrši promena
34Drumska vozila
SinhronizacijaSinhronizacijaSinhronizacija je proces izjednačavanja razlike brojeva obrtaja elemenata koje menjačka spojnica treba da spoji prilikom promene stepena prenosa (u zupčastom menjaču sa nepokretnim osama vratila) - sinhro spojnica
35Drumska vozila
SinhroSinhro--spojnicaspojnica
Menjačka sinho-spojnica sa blokirajućim prstenom (ZF, sistem Borg-Warner): 1-prsten sinhronizatora - blokirajući prsten (sinhron), 2- potisni element, 3- konus sinhronizatora sa ozubljenim vencem (u čvrstoj vezi sa zupčanikom) 4- telo (nosač) sinhro-spojnice, 5-komandni prsten sinhro-spojnice, 6-žičane opruge
36Drumska vozila
SinhroSinhro--spojnicaspojnica
15
31- prsten sinhronizatora - blokirajući prsten (sinhron), 2- potisni element, 3- konus sinhronizatora sa ozubljenim vencem (u čvrstoj vezi sa zupčanikom) 4- telo (nosač) sinhro-spojnice, 5-komandni prsten sinhro-spojnice, 6-žičane opruge
37Drumska vozila
Isključeno stanje
2
2
4
SinhroSinhro--spojnicaspojnica
38Drumska vozila
Početak sinhronizacije, brojevi obrtaja su različiti
SinhroSinhro--spojnicaspojnica
39Drumska vozila
Izjednačavanje broja obrtaja
SinhroSinhro--spojnicaspojnica
40Drumska vozila
Uključen stepen prenosa
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
Menjač privrednog vozila treba da zadovolji sledeće zahteve:
• izdržljivost na opterećenje najvećim obrtnim momentom motora uzimajući u obzir dinamički karakter opterećenja,
• polazak vozila u teškim uslovima (natovareno vozilo, velik uspon): definiše maksimalni prenosni odnos transmisije,
• laka promena stepena prenosa opterećenog vozila,• laka promena stepena prenosa opterećenog vozila,
• kretanje vozila u najekonomičnijem režimu (zakonska ograničenja u saobraćaju: kod nas autobusi i teretna vozila do 7,5t NDMV - 80 km/h, na autoputu 100 km/h; teretna preko 7,5t NDM – 70 km/h, na autoputu 90 km/h...)
• postizanje potrebnih radnih brzina u odgovarajućem režimu rada motora
• odvođenje snage za dodatne potrošače (PTO)
41Drumska vozila
150,0
200,0
250,0
Fo1
Fo2
Fo3
Fo4
Fo5
Fo6
Fo7
Fo8
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
Vučno-brzinska karakteristika kipera 16t, 265 kW
0,0
50,0
100,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Fo
, kN
v, km/h
Fo8
Fo9
Fo10
F0k
F3k
F10k
F33k
Fo11
Fo12
42Drumska vozila
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
Fo1
Fo2
Fo3
Fo4
Fo5
Fo6
Fo7
Fo8
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
Vučno-brzinska karakteristika tegljača 40t, 265 kW
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Fo
, kN
v, km/h
Fo8
Fo9
Fo10
Fo11
Fo12
F0k
F0p
F3k
F3p
F7k
F7p
F26k
F26p
43Drumska vozila
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
Uobičajeni brojevi stepeni prenosa u menjačima teških teretnih vozila su 10, 12 ili 16.
Ovi menjači se realizuju kao složeni menjački prenosnici u kojima se osnovnom menjaču pridružuju jedan ili dva dopunska menjačka prenosnika. Dopunski menjači se izvode kao:
- predmenjači ("delitelji brzina" - tzv. "spliteri"), ispred glavnog menjača, i- predmenjači ("delitelji brzina" - tzv. "spliteri"), ispred glavnog menjača, i
- pojasni prenosnici (ili reduktori), iza osnovnog menjača.
44Drumska vozila
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
Zadatak predmenjača je da pokrije osnovni dijapazon brzina i momenata sa većim brojem stepeni prenosa i tako uveća ekonomičnost i donekle vučneperformanse vozila.
Zadatak pojasnog prenosnika je da uveća dijapazon raspoloživih obrtnihmomenata, tj. vučnih sila.
45Drumska vozila
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
spliter iS = 1,1..1,3odnos približno upola manji od susednih stepeni prenosa glavnog menjača
glavni menjač iGM
reduktor iR = 3..4redukcija veća od raspona prenosnih odnosa glavnog menjačaR
S
glavnog menjača odnosa glavnog menjačaR
46Drumska vozila
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozila
II IIIIV
VI
ZF Ecosplit (16+2 stepeni prenosa)
Drumska vozila
2
3
4 5
6
7
8
9
10 11
12
13
14
15
1
47
Menjački prenosnici privredniMenjački prenosnici privrednihh vozilavozilaZF Ecosplit (16+2 stepeni prenosa)
I II III IV V
68
10 11
1 3
Drumska vozila
2 4 57
9
12
13
14
15
48
Automatizacija transmisijeAutomatizacija transmisije
Cilj automatizacije:
- smanjenje napora vozača,
- smanjenje grešaka od strane vozača,
- povećanje ekonomičnosti vožnje
Potrebni uslovi za automatizaciju:Potrebni uslovi za automatizaciju:
- praćenje rada motora, vozila i transmisije - senzori
- izvršavanje zadataka (rad spojnice i promena stepena prenosa) - aktuatori
- program izvršenja zadataka - software
- energija aktiviranja (električna energija, pneumatika, hidraulika)
49Drumska vozila
Automatizacija transmisijeAutomatizacija transmisije
Nivo automatizacije:
- poluatomatska transmisija - vozač bira stepen prenosa, spojnica automatska
- automatska transmisija:
� automatizovana - tzv. robotizovani mehanički menjači i spojnice
� hidromehanička transmisija (bez prekida snage)
Uticaj vozača:
- dejstvo na pedalu gasa, kočnice i upravljač (upravljanje vozilom)
- izbor programa rada (vožnja unapred, unazad, sportska vožnja, vožnja po snegu, ekonomični režim, manuelni režim, manevrisanje i sl.)
50Drumska vozila
Automatizacija transmisijeAutomatizacija transmisije
Primer poluatomatske transmisije: automatska glavna spojnica LuK
51Drumska vozila
Automatizacija transmisijeAutomatizacija transmisije
Primer upravljanja automatizovanom mehaničkom transmisijom
spojnica
aktuator menjača
kontakt brava
ručica menjača
menjač
pedala kočnice
instrumenti
dijagnostika
dopunski program
ECU menjača
položaj ručice menjača
br. ob. menjača
br. ob. motora
elektromehanički aktuator
ECU motora52Drumska vozila
Automatizacija transmisijeAutomatizacija transmisije
Primer mape promene stepena prenosa
promena naviše
promena naniže
Mape promene stepena prenosa se koriguju u zavisnosti od:
- zadatog programa
- poprečne i uzdužne dinamike vozila
- temperaturnog stanja motora
brzi
na v
ozila
, km
/h
položaj regulišućeg organa motora, %
- temperaturnog stanja motora
- “učenja” prema vozaču
53Drumska vozila
Automatski menjačAutomatski menjač
Konstrukcija “tipičnog” automatskog menjačkog prenosnika:
hidrodinamički pretvarač ob. mom. (HDTOM) + planetarni menjač
HDTOM: objedinjuje funkciju automatske spojnice i menjača sa kontinualnom promenom stepena prenosa (2)
planetarni menjač: zupčasti menjač sa pokretnim osama vratila (3)
Automatski menjačAutomatski menjačHDTOM:
•polazak sa mesta,
• (prekid toka snage)
• transformacija parametara snage motora (povećanje obrtnog momenta do oko 2 puta)
planetarni menjač:
• transformacija parametara snage na izlazu iz HDTOM (od direktnog prenosa do prenosnog odnosa od oko 1:2,5..3)
•prekid toka snage
•promena smera kretanja
Automatski menjačAutomatski menjač
Automatski menjačAutomatski menjač
Planetarni prenosnikPlanetarni prenosnik