03 DV menjac -...

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